随着我国经济增长和交通运输行业的蓬勃发展,新建桥梁和新型结构大量涌现,车桥耦合振动问题愈加突出。国内外学者对公路桥梁车桥耦合振动课题进行了大量研究,分析方法多以数值模拟为主,其可靠性需得到充分论证;也有部分学者开展了实桥测试和模型试验,实桥测试具有花费较大、试验不便、试验结果采集难度大且通用性不强等特点,而模型试验具有便于操作、经济性好、试验周期短且测试结果可靠等优点,适于获得一致性规律并对理论分析方法进行验证。因此,本文根据公路桥梁车桥耦合振动理论及已有的车桥耦合振动分析程序,设计了一套公路桥梁车桥耦合振动分析试验系统,开展汽车-桥梁耦合振动分析方法的试验验证工作,并在此基础上,探讨了公路桥梁车桥耦合振动试验影响因素的规律,主要研究内容如下:(1)基于公路桥梁车桥耦合振动理论,将汽车-桥梁耦合系统分为车辆和桥梁两个子系统,采用常规有限元方法建立桥梁运动方程,将车辆简化为弹簧和阻尼元件连接的多刚体体系,建立双轴11自由度的车辆空间模型并推导其运动方程。考虑路面粗糙度,利用车桥接触点处的位移协调和相互作用力平衡条件,将车辆和桥梁子系统的运动方程进行耦联,利用逐步积分法求解车桥运动方程,制定收敛准则,采用分离迭代法获得车桥动力响应。基于上述理论,阐述了采用Intel Visual Fortran语言编制公路桥梁车桥耦合振动分析程序的流程。(2)通过在实验室精确测定试验车辆轮胎侧向、轮胎径向、后竖向减震弹簧、前竖向减震弹簧、后横向减震弹簧及前横向减震弹簧的刚度和阻尼等参数,制作了车辆和桥梁试验模型,并设计了一套车桥耦合振动试验系统,该系统由车辆试验模型、桥梁试验模型及试验模型动力系统组成,可实现车辆在桥梁试验段匀速、加速和减速等运行状态的试验测试。在此基础上,开展公路桥梁车桥耦合振动试验分析,验证了车桥分析程序的准确性及车桥耦合试验系统的可靠性。(3)基于上述车桥耦合振动试验系统,开展车桥耦合振动试验影响因素分析。探讨了行车道位置、车桥质量比、桥梁支座形式、桥梁墩高、不同试验车型以及不同桥梁试验模型等试验因素的影响规律,结果表明:1)不同行车道对车桥动力响应不大,试验过程中可根据实际情况选择行车道。2)试验过程中,当车辆配重为45.24 kg时,车桥动力响应较大。3)试验车辆行驶于不同支座形式的桥梁试验段时,测得的车桥动力响应差别较为明显,其中车辆行驶在支座2形式的桥梁时,车桥振动响应较明显,且时程曲线较为平滑。4)墩高在0～500 mm范围内,墩高对车桥耦合动力响应幅值的影响较小。5)试验中为获得较为显著的车桥动力响应,可选择轴距较小的车辆模型。6)车辆运行于不同桥型上时,梁板式桥的跨中竖向位移、加速度及车体竖向加速度幅值最大;而钢桁架桥和箱梁桥的车桥耦合振动效应不明显。