呂俊平，韓凌霞，丁勇

（1.金華市交通工程質(zhì)量監(jiān)督站，浙江 金華 321302；2.浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，杭州 310063；3.寧波大學(xué)土木工程系，浙江 寧波 315211）

1 引言

Steenbergen[3]研究了伸縮縫的動(dòng)力特性，建立了數(shù)學(xué)模型并結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為車輪荷載的沖擊系數(shù)在0.1～0.5 的范圍內(nèi)；謝旭[4]等通過實(shí)測(cè)車輛在不同車速下經(jīng)過橋梁時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)力響應(yīng)發(fā)現(xiàn)，車輛對(duì)伸縮縫造成的沖擊響應(yīng)比對(duì)橋跨產(chǎn)生的振動(dòng)響應(yīng)更大；丁勇[5]等為反映真實(shí)情況下車輪經(jīng)過伸縮縫時(shí)與地面的接觸，提出了一種分布式彈簧-阻尼單元模型；張露[6]等提出了一種載重車輛-伸縮縫耦合系統(tǒng)垂向動(dòng)力學(xué)模型，分析發(fā)現(xiàn)載重車輛通過大位移橋梁伸縮縫時(shí)產(chǎn)生的最大沖擊系數(shù)已超過國(guó)內(nèi)現(xiàn)行規(guī)范。

本文采用縮尺模型實(shí)驗(yàn)的方法，建立了由彈性車輪和剛性車體組成的車輛模型及槽形鋁合金橋梁模型，通過步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)牽引車輛勻速移動(dòng)，對(duì)移動(dòng)車輛通過橋梁伸縮縫時(shí)的局部沖擊效應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，采用車輛經(jīng)過伸縮縫處時(shí)的前輪動(dòng)態(tài)輪壓作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析行車速度、小車質(zhì)量及伸縮縫寬度等參數(shù)對(duì)沖擊效應(yīng)的影響。

2 車輛與伸縮縫的縮尺模型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

2.1 橋梁及伸縮縫模型

建立橋梁與伸縮縫的縮尺實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，采?∶30 的三跨簡(jiǎn)支梁，其中第一、第三段為引橋，中間較長(zhǎng)的第二段為簡(jiǎn)支梁主橋，模型照片如圖1 所示，材料為鋁合金。主梁支座一端采用滾動(dòng)軸承簡(jiǎn)支（見圖2），另一端直接簡(jiǎn)支在同一水平高度的2 個(gè)豎向動(dòng)態(tài)力傳感器之上。為降低外界振動(dòng)及噪聲對(duì)橋梁產(chǎn)生的影響，將橋梁支座固定在具有一定重量的型鋼上。伸縮縫如圖3 所示，設(shè)置在引橋與主橋之間，通過預(yù)留一定寬度的平行縫來模擬實(shí)際橋梁伸縮縫。

圖1 縮尺實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪疽鈭D

圖2 主橋滾動(dòng)軸承簡(jiǎn)支端示意圖

圖3 橋梁模型伸縮縫示意圖

橋梁相關(guān)參數(shù)如表1 所示。

表1 橋梁參數(shù)列表

2.2 車輛模型

車輛模型采用1∶30 的兩車軸縮尺模型，實(shí)驗(yàn)照片如圖4所示，具體可細(xì)分為車身鋼板、砝碼塊、導(dǎo)向輪裝置、車立柱、懸掛及車輪6 部分，其中車輛模型長(zhǎng)15 cm，寬9 cm，前后軸距10 cm，左右輪距8 cm，整車質(zhì)量為4.6 kg，可通過加減砝碼調(diào)整整車質(zhì)量。

圖4 加載砝碼塊的試驗(yàn)車輛模型照片

車體的懸掛系統(tǒng)由彈性橡膠車輪、車體彈簧構(gòu)成，可以反映真實(shí)車輛的振動(dòng)特性。車輛由牽引系統(tǒng)帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力由系統(tǒng)端部的調(diào)速電機(jī)產(chǎn)生，通過鋼絲繩牽引車輛運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)路徑包含3 段橋梁模型，因此，可以模擬車輛通過伸縮縫時(shí)的橋頭跳車。

2.3 測(cè)量系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)時(shí)在上橋端梁支座處（見圖2）安裝2 個(gè)沖擊力傳感器來測(cè)量小車上橋過程的沖擊力。通過信號(hào)數(shù)據(jù)線將試驗(yàn)裝置上的線性位移計(jì)、力傳感器與信號(hào)采集系統(tǒng)相連接，再接線至計(jì)算機(jī)，實(shí)驗(yàn)時(shí)沖擊力由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的專業(yè)軟件DASP 10 采集記錄及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

3 縮尺模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

實(shí)驗(yàn)采用總重為4.6 kg 的小車，通過調(diào)整伸縮縫的寬度、小車行駛速度進(jìn)行試驗(yàn)，其中車速的變化范圍為0.1～1 m/s，間隔速度為0.1 m/s，伸縮縫寬度的變化范圍為0～3 mm，間隔寬度為0.5 mm。

實(shí)驗(yàn)過程中通過橋端底部傳感器測(cè)量沖擊力，傳感器接觸點(diǎn)位置距離橋端部?jī)H為0.5 cm，因此，在小車經(jīng)過伸縮縫上橋的短距離內(nèi)，通過力的平衡關(guān)系將動(dòng)態(tài)反力變化值與輪壓對(duì)滾動(dòng)軸承簡(jiǎn)支端取矩應(yīng)相等計(jì)算出的差值非常小，可忽略不計(jì)，測(cè)量得到的2 個(gè)傳感器合力可近似等同于前輪動(dòng)態(tài)輪壓，結(jié)果如圖5 所示。

而在諸多困難中，又屬中國(guó)古詩(shī)中意象的翻譯最難。意象是我國(guó)古典詩(shī)學(xué)關(guān)于創(chuàng)作和鑒賞的核心概念，也是我國(guó)傳統(tǒng)美學(xué)的重要范疇。它是客觀物象與主觀情思的融合，而且一些意象被歷史傳統(tǒng)賦予了特有的文化內(nèi)涵，沿用至今。比如，在中國(guó)文化中，“柳樹”代表著離別。因?yàn)楣糯陀H友分別的時(shí)候，人們通常贈(zèng)予柳枝以表離別的傷感之情。而且“柳”在漢語中諧音“留”，意為讓朋友留下，承載了悠久的文化內(nèi)涵。這樣豐富的文化意象如果在翻譯過程中丟失了，一定程度上連整首詩(shī)的詩(shī)魂也就丟失了。

圖5 支座沖擊力實(shí)測(cè)值

采用沖擊系數(shù)m 表示車輛對(duì)橋梁的沖擊作用，其表達(dá)式如式（1）：

式中，Rdmax為移動(dòng)荷載作用下的最大沖擊力，Rs靜荷載作用下的同一響應(yīng)值。

將4 種不同寬度伸縮縫情況下，小車前輪輪壓沖擊系數(shù)與速度關(guān)系繪制如圖6 所示，可以看出速度在1 m/s 范圍內(nèi)，無論是哪一種伸縮縫寬度，小車前輪輪壓峰值是隨小車行駛速度增大而增大的。

圖6 不同伸縮縫寬度下的跳車沖擊系數(shù)

將5 種不同行車速度情況下，小車前輪輪壓局部沖擊系數(shù)與伸縮縫寬度關(guān)系繪制如圖7 所示。同樣可以看出，在不同行車速度下，前輪輪壓沖擊系數(shù)都是隨伸縮縫跨度增大而增大的，行車速度為0.9 m/s，伸縮縫寬度為3 mm 時(shí)，最大局部沖擊系數(shù)可達(dá)0.85。

圖7 不同行車速度下的跳車沖擊系數(shù)

以上試驗(yàn)都是車重為4.6 kg 情況下對(duì)車輪局部沖擊的研究，本文還進(jìn)行了關(guān)于車輛質(zhì)量參數(shù)對(duì)局部沖擊的影響研究。圖8 為小車在速度0.5 m/s 時(shí)，小車質(zhì)量與前輪輪壓局部沖擊系數(shù)關(guān)系圖，可以看出，隨著速度的增大，局部沖擊系數(shù)越小。這是由于車輪與橋面的接觸面積隨著小車質(zhì)量的增大而增大，降低了對(duì)伸縮縫的沖擊力，使沖擊系數(shù)減小。

圖8 前輪輪壓沖擊系數(shù)與小車質(zhì)量關(guān)系圖

4 結(jié)論

本文建立了車輛與橋梁伸縮縫的縮尺模型，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了車輛經(jīng)過伸縮縫時(shí)的局部沖擊應(yīng)力實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：

1）試驗(yàn)車輛經(jīng)過伸縮縫處輪壓局部沖擊系數(shù)隨伸縮縫寬度增大而線性增大；

2）試驗(yàn)車輛車輪力的局部沖擊系數(shù)隨速度的增大而增大；

3）當(dāng)車輛質(zhì)量增大時(shí)，輪胎與橋面的接觸面積變大，輪壓沖擊系數(shù)隨之減??；

4）0.9 m/s 行車速度、3 mm 伸縮縫寬度時(shí)，局部沖擊系數(shù)可達(dá)0.85，超過了我國(guó)橋梁規(guī)范的設(shè)計(jì)值。