蕪湖長江大橋裕溪河橋為2×80m連續(xù)鋼桁梁，主桁結(jié)構(gòu)為再分式桁梁，桁高11m，桁寬10m，上弦節(jié)間長度為8m，下弦節(jié)間長度為4m。該橋通車后,對其運營狀態(tài)進行檢測時，測得橋梁跨中橫向振幅較大
[1,2]，超過了現(xiàn)行《鐵路橋梁檢定規(guī)范》
[3]限值。
筆者運用文獻
[4]建立的列車—橋梁系統(tǒng)耦合振動分析理論和編制的計算軟件，采用空間桿系有限元模型分析蕪湖長江大橋裕溪河2×80m連續(xù)鋼桁梁橋的空間自振特性，并對該橋在空載及空重混編貨物列車作用下的車橋耦合振動響應進行計算,從保證列車過橋時的安全性和平穩(wěn)性(舒適性)角度出發(fā)，對該橋的橫向剛度進行評價。
1 車橋耦合振動分析模型
列車—橋梁空間耦合振動分析模型由車輛計算模型、橋梁計算模型以及車橋之間的輪軌接觸關(guān)系模型組成。
將車輛與橋梁看作一個聯(lián)合動力體系，以輪軌接觸處為界面，分別建立橋梁與車輛的運動方程，兩者之間通過輪軌的幾何相容條件和相互作用力平衡條件聯(lián)系。在具體運用直接積分法來求解車橋系統(tǒng)的動力響應時，分別求解車輛、橋梁的運動方程，用迭代過程來滿足輪軌幾何相容條件和相互作用力平衡條件。
1.1 機車車輛計算模型
采用二系懸掛多剛體多自由度的機車車輛計算模型，每節(jié)車輛由車體、前后轉(zhuǎn)向架以及4個輪對組成,車體與前后轉(zhuǎn)向架各考慮其橫擺、浮沉、側(cè)滾、點頭和搖頭5個自由度，每個輪對僅考慮其橫擺和搖頭2個自由度，因此,對二系懸掛的4軸機車與客車，每輛車總共23個自由度。
對一系中央懸掛的貨車，由于貨車采用的是導框式軸箱定位，軸箱和側(cè)架間沒有任何彈簧裝置，導框與軸箱之間基本沒有相對位移，因此，研究貨車動力性能時，往往重新建立相應計算模型
[5]。也有為了簡單方便
[6]，仍采用23個自由度的客車模型，但將軸箱彈簧剛度取大值，并考慮摩擦阻尼的影響(因為貨車的中央彈簧除了黏性阻尼外，主要是摩擦阻尼起減振作用)。按車輛動力學，貨車中的轉(zhuǎn)8A轉(zhuǎn)向架的摩擦阻尼力按下式計算
[7]：
式中：
表示運動方向，當
>0時，
=1，當
<0時，
=-1；φ為相對摩擦系數(shù)，φ=0.067～0.090；K為中央彈簧垂向剛度，K=10.76kN•mm-1；f
st為中央彈簧垂向靜撓度，f
st= 35.8mm。
1.2 橋梁計算模型
采用空間桿系有限元法對結(jié)構(gòu)進行離散，鋼桁架的上下弦桿、腹桿、上下平聯(lián)、縱橫梁、橋門架都按照實際情況全部離散成空間桿單元，離散后的鋼桁架共計312 個節(jié)點、792 個空間桿單元。橋墩通過計算其墩頂?shù)刃Эv向與橫向水平剛度來加以考慮。建立的計算模型如圖1 所示。
橋面二期恒載取2.2 t•m
-1(全橋)，將其作為均布質(zhì)量分配到下弦桿中計算。
1.3 輪軌作用力
根據(jù)前述建立車輛動力學模型的有關(guān)假定，輪對在豎直方向的運動受鋼軌的約束。豎直方向的力為輪對軸重加上輪對慣性力及通過與輪對連接的豎向彈簧和阻尼器傳遞的彈簧力和阻尼力，輪軌豎向力按杠桿原理分配到相應位置的下弦節(jié)點上。在橫向，由于輪對在鋼軌上存在著蠕滑，輪軌作用力與蠕滑力有關(guān)，輪軌橫向力采用Kalker非線性蠕滑理論。
由輪軌接觸幾何學理論及Kalker滾動接觸蠕滑理論, 可以給出蠕滑率與蠕滑力/ 力矩的關(guān)系
[8]，然后由D′Alembert 原理建立輪對的運動方程。由于輪軌法向力是輪對位移的函數(shù)，因此，運用迭代法來求解輪軌力(蠕滑力/ 力矩)
[4]。
