车-桥耦合振动系统的响应分析+文献综述(2)
来越受到人们的重视。桥梁在动载荷作用下,会发生振动现象。当桥梁所受动载荷为
一个质量不可忽略的车辆时,即车辆的惯性力引起的桥梁结构响应相比由静力引起的
响应不可忽略时,桥梁与车辆间的耦合振动就值得关注和研究了。而这种耦合振动同
时受到很多因素的影响,比如桥梁自身的结构特性:自振频率、振型和桥面铺装的平整
度等,车辆的轴数、行驶速度及悬架系统的减震性能等,另外还有引桥桥面的平整度,
桥头伸缩缝的文护状况等。
一方面，高速运行的车辆对所通过的结构产生动力冲击作用，直接影响其工作状
态和使用寿命；另一方面，结构的振动又对运行的车辆的平稳性和安全性产生影响，
使其成为评价结构动力设计参数是否合理的重要因素。因此，需要对结构的动力性能
和结构上行驶的车辆进行动力分析和对车辆-结构动力相互作用系统进行综合评估，
确定他们在各种状态下的使用可靠性，以便合理地设计承受移动载荷的交通土建工程
结构（铁路、公路、城市轻轨、地下铁道等）。
车辆通过桥梁时，必然引起桥梁的振动。这时桥梁结构不仅承受静力的作用，还
要承受移动载荷（车辆以一定速度通过时对桥梁的加载和卸载）以及桥梁和车辆的振
动惯性力的作用。车辆动力作用引起桥梁结构的振动可能会使结构构件产生疲劳，降
低其强度和稳定性；桥梁振动过大可能会对桥上行驶车辆的运行安全和稳定性产生影
响；当车辆的动力变化频率与桥梁结构自振频率相等或接近时，引起的共振可能会使
车-桥动力响应加剧，产生意外的破坏。每次重大事故的发生总是给人们带来惨痛的
教训，但同时也积累一定的经验，帮助人们不断改进设计，使之适应客观规律[1]
。 1．2 车桥耦合振动问题研究的发展历程
1.2.1 国外研究历程及成果
早期由于理论水平和计算手段的限制，为了研究车桥系统动态响应规律，人们只
能依靠大量的现场试验进行分析，这些实验最早在美国、英国、前苏联进行[2]
。美国 本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 38 页
在20世纪初至 40 年代先后进行了三批大规模的实桥测试[3]
，提出了“冲击系数”，“临
界速度”的概念，初步解释了桥梁产生“共振”现象的原因。20世纪 20~30年代前苏
联进行了两批大规模实桥实验工作，采用了盖克尔振动仪作了 55座桥的横向振动试
验[4]
,将车桥理论研究进一步推进，60年代，前苏联又提出“联合振动”理论。
1.2.2 国内研究历程及成果
国内在该领域的研究从 70年代末、80 年代初开始，北方交通大学的陈英俊、夏
禾教授[5-7]
等对车桥系统的动力相互作用及其相关问题做了一系列的研究工作，他们将
车辆简化为一系悬挂系统，得到了很多有价值的结论。铁道部科学研究院的程庆国院
士、潘家英[8]
研究员等对车桥系统耦合振动也进行了大量研究，他们将车体与桥梁看
作联合动力体系来分析。长沙铁道学院的曾庆元教授对车桥系统振动理论进行了开创
性的工作：创立了列车桥梁时变系统横向振动的随机分析理论及构架人工蛇行波。上
海铁道学院曹雪琴教授[9]
等对钢桁梁桥的车激横向振动问题进行了大量的现场实测与
分析，得到了有价值的研究成果。与此同时，张煅研究员带领课题组人员结合三大干