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基于车-桥随机振动模型的简支梁桥墩顶垂向动反力特征研究
摘要
本研究基于车-桥随机振动模型，分析了简支梁桥在行车时产生的墩顶垂向动反力特征。在建立数学模型的基础上，通过对不同车速和荷载情况下的墩顶垂向动反力进行分析，得出了其概率密度函数和随机特性。研究结果表明：墩顶垂向动反力具有明显的随机性，且受车速和荷载的影响较大，随着车速和荷载的增加，墩顶垂向动反力的峰值逐渐增大。该研究为简支梁桥的设计和安全评估提供了参考和支持。
关键词：车-桥随机振动模型，墩顶垂向动反力，随机特性
Abstract
Basedonthevehicle-bridgerandomvibrationmodel,thisstudyanalyzedtheverticaldynamicreactioncharacteristicsofthepiertopofsimplysupportedbeambridgesduringvehiclepassing.Byestablishingamathematicalmodelandanalyzingtheverticaldynamicreactionforceunderdifferentspeedsandloads,theprobabilitydensityfunctionandrandomcharacteristicsoftheverticaldynamicreactionforcewereobtained.Theresultsshowedthattheverticaldynamicreactionforcehadsignificantrandomnessandwasgreatlyaffectedbythevehiclespeedandload.Withtheincreaseofspeedandload,thepeakvalueoftheverticaldynamicreactionforcegraduallyincreased.Thisstudyprovidesreferenceandsupportforthedesignandsafetyevaluationofsimplysupportedbeambridges.
Keywords:vehicle-bridgerandomvibrationmodel,verticaldynamicreactionforce,randomcharacteristics
1.引言
简支梁桥是交通工程中常用的桥梁形式，其具有结构简单、施工容易、经济实用等特点，在城市和农村的交通中应用广泛。然而，在实际使用中，简支梁桥经常受到车辆的冲击载荷作用，会引起桥墩和桥面的振动反应，从而影响桥梁的安全性和舒适性。因此，研究简支梁桥墩顶垂向动反力的随机特性，对保证桥梁的耐久性和安全可靠性具有重要意义。
2.研究方法
本研究基于车-桥相互作用的随机振动模型，以Y型简支梁桥为研究对象，建立了简支梁桥车-桥随机振动模型，其中包括了车辆模型、桥梁模型和土-桩相互作用模型。通过MATLAB有限元软件对其进行了模拟分析。在模型建立的基础上，采用MonteCarlo模拟方法，分别对不同车速和荷载情况下的墩顶垂向动反力进行了分析，得出了其概率密度函数和随机特性。
3.研究结果
通过对模拟分析结果的分析，得出了以下结论：
(1)墩顶垂向动反力具有明显的随机性，其概率密度函数呈现出偏态分布特征。
(2)墩顶垂向动反力受车速和荷载的影响较大，随着车速和荷载的增加，墩顶垂向动反力的峰值逐渐增大。
(3)墩顶垂向动反力的峰值和标准差随车速的增加呈现出指数增长趋势，且随荷载的增加呈现出线性增长趋势。
4.结论与建议
本研究通过车-桥随机振动模型，对简支梁桥墩顶垂向动反力的随机特性进行了分析。研究结果表明，墩顶垂向动反力具有明显的随机性，且受车速和荷载的影响较大。因此，在设计和施工简支梁桥时，应该考虑到墩顶的受力问题，并且在进行桥梁维修和加固时也需要考虑到垂向动反力的影响。对于简支梁桥的安全评估，也需要综合考虑荷载和车速因素对墩顶垂向动反力的影响，并采取相应的措施来保证桥梁的安全性和耐久性。
参考文献
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