高架桥对地面作用力的随机振动分析.pdf

第 26 卷第 3 期 Vol.26 No.3 工 程 力 学 2009 年 3 月 Mar. 2009 ENGINEERING MECHANICS 128 文章编号：1000-4750(2009)03-0128-06 高架桥对地面作用力的随机振动分析 * 1 2 2 2 1 叶 茂 ，谭 平 ，周福霖 ，任 珉 ，黄东阳 (1. 哈尔滨工业大学深圳研究生院城市与土木工程学科部，广东，深圳 518055 ；2. 广州大学工程抗震研究中心，广东，广州 510405) 摘 要：基于平稳随机振动理论和两自由度汽车模型，考虑了高架桥上车辆移动系统与桥面接触处不平顺产生的 随机激励，推导得到了在简支梁桥上行驶的车辆通过桥墩所产生的对地面作用力的功率谱密度函数，并采用谐波 叠加法模拟了桥墩对地面作用力的时程曲线。通过参数分析和计算仿真，发现汽车行驶速度和路面平整度等级变 化对振动幅值的影响显著，桥墩对地面作用力的平均功率谱密度函数有三个峰值，车辆力学模型的自振频率决定 了第一个和第二个峰值的位置，桥梁的竖向刚度决定了平均功率谱密度函数的第三个峰值的位置，且频域分布密 度主要集中在 0Hz―120Hz 之间；同时结果表明：对功率谱密度函数的峰值影响比较大的因素有汽车的运行速度 和桥面平整度等级。 关键词：交通工程；环境振动；随机振动；高架桥；功率谱密度；谐波叠加法 中图分类号：O324; TU311.3; U441+ .3 文献标识码：A THE STOCHASTIC ANALYSIS OF GROUND FORCE INDUCED BY VIADUCT SYSTEMS * 1 2 2 2 1 YE Mao , TAN Ping , ZHOU Fu-lin , REN Min , HUANG Dong-yang (1. Department of Urban and Civil Engineering, Shenzhen Graduate School, Harbin Institute of Technology, Shenzhen, Guangdong 518055, China; 2. Earthquake Engineering Research and Test Center, Guangzhou University, Guangzhou, Guangdong 510405, China) Abstract: An analytical method of calculating the power spectral density (PSD) of traffic-induced force acting on the ground through the viaduct systems is presented. The vehicle is modeled as a two-DOF system with linear suspensions and tire flexibility, and the bridge is modeled as a continuous Euler-Bernoulli beam simply supported at both ends. The effect of road surface roughness is also considered. The theory of stationary random process is used to obtain expressions for the PSD of