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| 內容簡介： |
内容简介：
本书系统地介绍车桥耦合振动的相关理论及其在工程方面的应用。首先介绍车桥耦合振动系统中车辆、桥梁及路面不平整度的数值模拟方法和车桥耦合振动动力学方程的建立及数值求解方法。然后用算例介绍车桥耦合振动系统的仿真实现过程。*后依次介绍车桥耦合振动数值仿真技术在动力冲击系数、钢结构桥梁疲劳分析和设计、桥梁模态识别、损伤识别等方面的应用。
本书可作为从事土木工程和交通运输工程等领域的工程设计、科学研究人员的参考丛书，也可供上述专业的研究生学习、参考。
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| 目錄：
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目录
第1章绪论1
1.1公路桥梁振动问题1
1.2公路车桥耦合振动研究2
1.2.1车桥耦合振动问题的本质2
1.2.2车桥耦合振动的研究内容3
1.2.3车桥耦合振动的研究方法4
1.3车桥耦合振动的研究进展5
1.3.1试验研究进展5
1.3.2理论研究与应用进展5
第2章车桥耦合振动模型及动力学方程11
2.1车辆建模方法和常见车辆模型11
2.2桥梁建模方法25
2.3桥面不平整度的模拟方法26
2.4车桥接触模型28
2.5车桥耦合振动动力学方程28
第3章车桥耦合振动动力学方程求解的数值方法30
3.1直接积分法31
3.1.1RungeKutta方法31
3.1.2Newmark法35
3.2模态综合法38
3.2.1子结构的划分38
3.2.2固定界面子结构的模态求解39
3.2.3固定界面子结构的模态综合40
第4章车桥耦合振动数值仿真系统43
4.1车桥耦合振动数值仿真系统简介43
4.2算例分析46
4.2.1车辆模型选取46
4.2.2桥梁模型47
4.2.3桥面不平整度等级选取49
4.2.4动力响应计算结果50
第5章中小跨径桥梁的动力冲击系数56
5.1公路桥梁动力冲击系数研究概况56
5.2整体动力冲击系数57
5.3局部动力冲击系数60
5.3.1车辆模型和桥梁模型60
5.3.2桥梁的动力响应61
5.3.3桥梁动力响应参数分析62
5.4汽车制动作用下的动力冲击系数67
5.4.1汽车制动作用下桥梁的动力响应67
5.4.2制动位置及减速度对冲击系数的影响68
5.4.3桥梁跨径的影响及与规范值的对比69
第6章动力冲击系数规范取值71
6.1各国或地区动力冲击系数取值及对比研究71
6.1.1中国规范71
6.1.2日本规范72
6.1.3美国规范73
6.1.4加拿大规范76
6.1.5英国规范79
6.1.6欧洲规范79
6.1.7新西兰规范80
6.1.8澳大利亚规范80
6.1.9各国或地区规范对比研究80
6.2动力冲击系数重要影响因素81
6.2.1桥梁跨径81
6.2.2桥梁基频81
6.2.3桥梁类型82
6.2.4桥面不平整度82
6.2.5桥梁材料83
6.2.6桥头搭板状况83
6.2.7车重84
6.2.8车辆悬挂系统类型84
6.2.9车辆加载位置84
6.2.10车辆数量和轴数84
6.2.11车速85
6.2.12截面类型86
6.3我国公路桥梁规范中动力冲击系数取值存在的问题87
第7章适用于我国公路桥梁的动力冲击系数研究88
7.1车辆模型和桥梁截面形式88
7.1.1适用于我国情况的车辆模型88
7.1.2我国常见桥梁截面形式89
7.2动力冲击系数的影响因素分析92
7.2.1桥梁基频的影响93
7.2.2桥面不平整度的影响94
7.2.3车速的影响95
7.2.4车重的影响96
7.3动力冲击系数建议值97
7.3.1动力冲击系数建议值的提出97
7.3.2冲击系数建议值的验证98
7.3.3冲击系数建议值与美国规范取值对比98
第8章基于车桥耦合振动的疲劳分析100
8.1钢结构桥梁疲劳设计存在的问题100
8.2车辆模型和桥梁模型101
8.2.1疲劳车辆模型101
8.2.2钢结构桥梁模型102
8.3桥面不平整度劣化过程研究103
8.3.1桥面不平整度模型103
8.3.2桥面不平整度评定指标104
8.3.3桥面不平整度劣化过程分析104
8.4疲劳设计参数105
8.4.1应力幅冲击系数106
8.4.2等效应力幅个数110
第9章基于车辆动力响应的桥梁模态识别115
9.1基本原理115
9.1.1车辆模型和车辆响应差115
9.1.2桥梁模态振型的提取118
9.2数值分析验证119
9.3影响因素分析124
9.4应用实例分析125
第10章基于车桥耦合振动的桥梁损伤识别131
10.1车桥系统传递特性的理论分析131
10.2桥梁系统的传递特性分析134
10.3车辆响应与桥梁响应的传递特性对比137
10.4影响因数分析140
10.5车辆响应的获取方法一142
10.6车辆响应的获取方法二145
参考文献148
附录四阶RungeKutta法参数约束方程156
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前言
公路桥梁是公路交通系统的重要组成部分。近几十年来我国经济的快速发展推动了公路桥梁建设的快速发展。截至2018年年底，我国公路桥梁总数已逾80万座。与此同时，公路交通密度和车辆荷载日益增大，车致桥梁振动和损伤问题日益突出。因此，如何保障公路桥梁的安全运营和健康可持续发展已成为桥梁工作者十分关注的问题。
车辆在公路桥梁上行驶会引起桥梁振动，而桥梁的振动反过来又会影响车辆的行驶，这种相互作用和影响就是车辆与桥梁之间的耦合振动问题。车辆对桥梁的动力冲击作用会影响桥梁的工作状态，例如桥梁构件在车辆动力荷载的长期作用下将会产生疲劳损伤累积，导致其强度降低，而桥梁的振动同样会影响桥上行车的安全性与舒适性。尤其对于占比最大的中小跨径桥梁而言，由于其自重小、活恒载比大，车桥耦合作用更为显著。因此，车桥耦合振动一直是桥梁界非常关注的问题。
本书是作者在多年从事相关研究的基础上撰写而成的，着重介绍了车桥耦合振动的基本理论和数值仿真分析方法，以及它们在相关研究和应用中的状况。
全书共10章。前4章为第一大部分，介绍车桥耦合振动的理论与数值分析方法：第1章介绍车桥耦合振动的研究背景、研究意义、研究方法以及研究进展；第2章介绍车桥耦合振动系统中车辆、桥梁、桥面不平整度的模拟方法，以及车桥耦合振动动力学方程的建立方法；第3章介绍车桥耦合振动动力学方程求解的数值方法，包括直接积分法和模态综合法；第4章介绍车桥耦合振动数值仿真系统的建立过程及算例分析。第5章～第10章为第二部分，介绍车桥耦合振动仿真技术在动力冲击系数、桥梁结构疲劳、损伤识别等重要领域的应用情况：第5章介绍中小跨径桥梁的动力冲击系数；第6章介绍各国或地区桥梁规范中动力冲击系数取值、对比研究及动力冲击系数的影响因素；第7章提出适用于我国公路桥梁的动力冲击系数建议值；第8章介绍基于车桥耦合振动分析优化钢结构桥梁疲劳设计参数的方法；第9章介绍基于车桥耦合振动中车辆动力响应识别桥梁模态的方法；第10章介绍基于车桥耦合振动的桥梁损伤识别方法。
本书由邓露负责规划和统稿，邓露、王维、孔烜、蔡春声分工撰写。具体分工情况如下：邓露、蔡春声撰写了第1章，邓露撰写了第3章、第4章、第5章的5.1节和5.2节、第6章、第7章；王维撰写了第2章、第5章的5.3节和5.4节、第8章；孔烜撰写了第9章和第10章。此外，邓露完成了全书内容的审阅定稿。博士生何维、硕士生陈雅仙等协助完成了本书中部分车桥耦合振动的算例分析。
公路车桥耦合振动相关研究得到了国家自然科学基金（编号51778222、51478176、51208189）和湖南省科技厅基金（编号14JJ1014、2017SK2224）等项目的支持。向关心、支持和资助相关研究工作，以及协助本书出版的各相关部门、单位和个人表达诚挚的谢意！首先要感谢国家自然科学基金委员会、湖南省自然科学基金委员会、湖南省科技厅的资助。其次要感谢国内外车桥耦合振动领域内知名学者的大力支持，特别是美国科罗拉多州立大学陈甦人教授，美国康涅狄格大学张伟教授，北京交通大学夏禾教授，西南交通大学李永乐教授、李小珍教授，长安大学韩万水教授，暨南大学余岭教授等对本书提出的宝贵意见。最后要感谢课题组的研究生们，他们都参加了课题的研究工作，付出了辛勤的劳动，本书的出版是大家共同努力的结果。
限于作者水平，书中难免有不足之处，敬请广大读者批评指正。
邓露
2019年6月
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