“公軌合一”型高架橋汽車-列車行車相互影響研究.pdf

1、“公軌合一”型城市高架橋將軌道交通地上線路和公路高架橋合二為一，具有充分利用土地、節(jié)約建設資源、外型美觀等優(yōu)點。隨著各大城市的發(fā)展，此類新型橋梁也將越來越受歡迎。此類橋梁與一般的“公鐵兩用”橋梁不同，“公軌合一”橋梁上部公路梁遠寬于下部軌道梁，橋梁呈倒梯形，公路梁可能在汽車荷載作用下扭轉效應明顯，引起較大的振動，對下部軌道梁上地鐵列車的運行舒適性、安全性造成影響；其次，公路梁上汽車也可能會受到下部地鐵列車的影響，導致汽車的行車舒適性變差

2、；第三，此類橋梁位于城市市區(qū)，橋梁受汽車荷載和列車的作用會誘發(fā)結構噪聲問題。以上三大不利因素可能會成為此類橋梁在城市中推廣的一種阻礙，本文著重研究地鐵列車和汽車的相互影響問題，分析列車的和汽車的行車舒適性問題。橋梁振動引發(fā)的結構噪聲問題需要以橋梁的振動響應為基礎進行預測分析，由于時間精力有限，結構噪聲部分的研究暫不分析。
　　針對上述問題，本文以某市在建的“公軌合一”型城市高架橋為研究對象，建立橋梁有限元模型，采用7自由度的汽車模

3、型和移動荷載列模型模擬公路梁汽車荷載，17自由度的列車模型模擬軌道梁列車荷載，列車輪軌關系考慮為赫茲非線性接觸。車橋系統(tǒng)中車輛方程和橋梁模型通過分離迭代的方式進行求解，本文劃分了不同的計算工況，討論了：①上部公路梁汽車與下部軌道梁列車的相互影響問題；②汽車和列車的行車舒適性問題；③公路梁和軌道梁在不同不平順級別下橋梁的位移響應問題。通過上述研究，得到如下結論：
　?。?）此類橋梁上部公路梁通過汽車荷載，下部軌道梁通過列車荷載，在一

4、般工況和最不利工況下，汽車與列車之間的相互影響程度均很小，可以忽略不計。因此，在進行公路高架橋和軌道交通高架橋的共建設計時，可參考此類型橋梁的結構布置，分別設計公路梁和軌道梁。
　?。?）對于公路梁上汽車而言，路面不平順是汽車過橋的主要激勵源，當汽車按照設計車速70km/h（約20m/s）通過且路面平整度優(yōu)于B級路面時，行車舒適性較好；當路面平整度處劣于C級路面時，乘客會產(chǎn)生不舒適感。對于軌道梁上列車而言，當軌道不平順程度優(yōu)于美國

5、4級譜時，列車的行車舒適度較好；當軌道不平順程度劣于美國3級譜時，列車車體會產(chǎn)生較大的振動，乘客舒適度不合格。
　?。?）公路梁橋面不平順考慮為無、A級、B級和C級四個等級，當一側通過汽-20級車隊時，橋梁跨中位移最大值隨橋面不平順變差而增大。橋梁跨中位移響應在路面不平順級別為無、A、B時相差很??；但當路面為C級時，橋梁跨中位移變化趨勢增大，跨中位移最大值較無不平順時增大了24.2％。因此，維護路面平整度，對于降低橋梁響應，延長使