摘要：考虑轨道不平顺及其可能引起的跳车现象,采用接触算法中的罚刚度法,在接触力与接触面之间建立了力与位移之间的线性关系。通过合理调整罚刚度值,有效控制穿透距离,将计算中迭代次数控制在合理范围之内,避免了病态刚度矩阵,使得计算结果趋近于真实值。利用精细积分技术,在时间域内进行参数离散化处理,构造时间差分格式,利用直接积分法和对应的初始条件,得到结构位移、速度和加速度关于时间递推的表达式。为提高计算效率,并保证计算结果的收敛性,将整体分析过程划分为2个子模型（移动力模型,刚性梁模型）。在给定收敛性准则的基础上,采用循环迭代技术进行数值求解;借助于MATLAB平台完成了上述车桥耦合动力学分析的编程。数值分析结果表明：当轨道平顺时,所提算法结果与Hertz弹簧模型结果高度一致;同时考虑单跨和三跨刚构桥,存在加减速度情况时,所提算法结果与Hertz弹簧模型结果完全一致,证明了所提算法的可靠性;考虑轨道不平顺时,所提算法结果与Hertz弹簧模型结果具有相同的变化规律,但数值偏高,反映了跳车冲击力的动力效应;对于行驶在桥梁上的多车情况,特别是轨道不平顺情况下,车辆跳起和下落冲击是客观存在的,采用所提的界面接触法能够真实地模拟车桥动力学耦合工况。

关键词：桥梁工程 车桥耦合 界面接触算法 车辆模型 不平顺 

单位：华中科技大学土木工程与力学学院; 湖北武汉430074