(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210946223.1 (22)申请日 2022.08.08 (71)申请人 郑州大学 地址 450001 河南省郑州市高新 技术开发 区科学大道100号 申请人 河南濮泽高速公路有限公司 (72)发明人 徐建国　张金鹏　王江飞　周奇　 耿玉鹏　姚俊成　蔡迎春　姚广　 高渐斌　缪锋阳　张梦乐　柳世宇　 (74)专利代理 机构 成都正德明志知识产权代理 有限公司 513 60 专利代理师 陈瑶 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/16(2006.01)G06F 17/11(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种车桥耦合振动分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种车桥耦合振动分析方法， 包括以下步骤： S1： 构建通行车辆行驶模型； S2： 构建通行车辆和桥梁之间的变形协调模型， 并确 定通行车辆和桥梁之间的相 互作用力； S3： 构建 车桥耦合运动模型； S4： 构建基于质量阻尼器的 车桥耦合运动模 型， 并得到车辆和桥梁的动力响 应， 完成车桥耦合振动分析。 本发明基于车桥和 质量阻尼器构建的车 ‑桥‑质量阻尼器耦合系统 的动力响应小于无减振装置下的车 ‑桥耦合系统 的动力响应， 该车桥耦合振动分析方法对大跨长 联连续梁桥的车桥耦合振动有明显的抑制效果， 可以明显地降低行驶车辆的竖向振动加速度以 及竖向位移， 提高了行 车舒适性。 权利要求书3页 说明书9页 附图6页 CN 115270493 A 2022.11.01 CN 115270493 A 1.一种车桥耦合振动分析 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 获取桥梁上通行 车辆的行驶 参数， 构建通行 车辆行驶模型； S2： 构建通行车辆和桥梁之间的变形协调模型， 并根据变形协调模型和通行车辆行驶 模型确定通行 车辆和桥梁之间的相互作用力； S3： 根据通行车辆和桥梁之间的相互作用力和通行车辆行驶模型， 构建车桥耦合运动 模型； S4： 构建基于质量阻尼器的车桥耦合运动模型， 并根据车桥耦合运动模型和基于质量 阻尼器的车桥耦合 运动模型 得到车辆和桥梁的动力响应， 完成车桥耦合振动分析。 2.根据权利要求1所述的车桥耦合振动分析方法， 其特征在于， 所述步骤S1中， 通行车 辆的行驶 参数包括动荷载、 车体质量、 质量系数、 阻尼系数和刚度系数。 3.根据权利要求1所述的车桥耦合振动分析方法， 其特征在于， 所述步骤S1中， 通行车 辆行驶模型的表达式为： 其中， mv表示通行车辆的质量矩阵， cv表示通行车辆的阻尼矩阵， kv表示通行车辆的刚 度矩阵， Z表示通行车辆的位移 向量， 表示通行车辆的位移 向量一阶导数， 表示通行车 辆的位移向量 二阶导数， 表示通行车辆第i个车轮作用在桥梁上的力。 4.根据权利要求3所述的车桥耦合振动分析方法， 其特征在于， 所述通行车辆行驶模型 中， 通行车辆的质量矩阵mv表达式为： 其中， ms表示通行车辆的车体质量， mt1表示通行车辆的前非悬挂质量， mt2表示通行车辆 的后非悬挂质量， J表示 通行车辆的车体转动惯量； 通行车辆的刚度矩阵kv的表达式为： 其中， Ks1表示通行车辆的前悬挂质量刚度系数， Ks2表示通行车辆的后悬挂质量刚度系 数， λ1表示通行车辆的前 悬挂质量水平系数， λ2表示通行车辆的后悬挂质量水平系数； 通行车辆的阻尼矩阵cv的表达式为： 其中， Cs1表示通行车辆的前悬挂质量阻尼系数， Cs2表示通行车辆的后悬挂质量阻尼系权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115270493 A 2数。 5.根据权利要求1所述的车桥耦合振动分析方法， 其特征在于， 所述步骤S2中， 通行车 辆和桥梁之间的变形协调模型的表达式为： δi＝zi‑ri‑bi 其中， δi表示通行车辆第i个车轮相对于桥面的竖向位移， zi表示第i个车轮振动的竖向 位移， ri表示第i个车轮处桥 面不平整度幅值， bi表示第i个车轮处桥 面的竖向位移。 6.根据权利要求1所述的车桥耦合振动分析方法， 其特征在于， 所述步骤S2中， 通行车 辆和桥梁之间的相互作用力 的计算公式为： 其中， 表示通行车辆第i个车轮作用在桥梁上的力， ki表示第i个车轮的刚度系数， ci 表示第i个车轮的阻尼系数， δi表示通行车辆第i个车轮相对于桥 面的竖向位移。 7.根据权利要求1所述的车桥耦合振动分析方法， 其特征在于， 所述步骤S3中， 构建车 桥耦合运动模型 的具体方法为： 分别构建通行车辆的运动方程和 桥梁的运动方程， 并根据 通行车辆的运动方程和桥梁的运动方程构建车桥耦合 运动模型。 8.根据权利要求7所述的车桥耦合振动分析方法， 其特征在于， 所述桥梁的运动方程的 表达式为： 其中， mb表示桥梁的质量矩阵， cb表示桥梁的阻尼矩阵， kb表示桥梁的刚度矩阵， xb表示 通行车辆相对于桥梁的位移， 表示通行车辆相对于桥梁的速度， 表示通行车辆相对于 桥梁的加速度， Fb表示通行车辆作用在桥梁上的力， Fb‑p表示质量阻尼器对桥梁产生的力； 通行车辆的运动方程的表达式为： 其中， mv表示通行车辆的质量矩阵， cv表示通行车辆的阻尼矩阵， kv表示通行车辆的刚 度矩阵， xv表示通行车辆的位移， 表示通行车辆的速度， 表示通行车辆的加速度， FG表 示通行车辆的重力， 表示通行车辆和桥梁之间的相互作用力； 所述步骤S2中， 车桥耦合 运动模型的表达式为： 其中， cv‑b表示通行车辆和桥梁间的第一阻尼系数， cb‑v表示通行车辆和桥梁间的第二 阻尼系数， 表示通行车辆和桥梁间的第三阻尼系数， kv‑b表示通行车辆和桥梁间的第一刚 度系数， kb‑v表示通行车辆和桥梁间的第二刚度系数， 表示通行车辆和桥梁间的第三刚度 系数， Fb‑r表示不平整路面对桥梁结构形成的力， Fv‑r表示不平坦的路面对车辆形成的力， FG 表示通行车辆的重力。 9.根据权利要求1所述的车桥耦合振动分析方法， 其特征在于， 所述步骤S4中， 基于质 量阻尼器的车桥耦合 运动模型的表达式为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115270493 A 3