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摘要
当前公路车桥耦合振动系统普遍采用单点力轮胎模型，忽略了车轮的空间荷载效应对车桥耦合的影响，较难真实地模拟车辆对桥梁的动力响应。为解决这一问题，本文提出了一种考虑车轮接触面效应的车桥耦合理论与建模方法。首先，根据车辆轮胎实际的接触面积，建立由均匀分布的弹簧-阻尼单元组成的多点力车轮模型，代替传统的单点力轮胎模型，构建考虑车轮接触面效应的车桥耦合运动平衡方程；然后，基于新的建模方法，运用LS-DYNA分别建立了简支T梁和板桥的车桥仿真模型，与现有研究结果进行对比，研究车轮的空间荷载效应；最后，结合钢桥面的实桥动力试验和仿真结果，验证了多点车轮力接触模型的准确性和可行性。结果表明：对于T梁桥和板桥，车轮的空间荷载效应会在一定程度上削弱车桥的动力响应，且随着桥梁刚度的减小及路面状况的变差而越发明显。其中，板桥在E级路面下的多点力模型所对应的最大动态响应比相应的单点力模型结果低4.94%。对于结构局部刚度更小的钢桥面桥梁，未考虑车轮接触的单点模型的计算结果会明显高估桥梁的动态响应，在面板处测点最大动态响应计算值比实测值高8.83%。相比之下，考虑车轮接触面效应的仿真结果与实测值更为接近，不同疲劳细节处所对应的误差都在2%以内，U肋处的误差仅为0.33%。因此，考虑车轮接触面效应车桥耦合系统能更真实地反映桥梁尤其是钢桥面结构的车桥动力性能。
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