提速狀態(tài)下車橋耦合振動(dòng)理論與橋梁橫向動(dòng)力性能的研究.pdf

1、繼滬寧線提速成功以來，我國(guó)鐵路已進(jìn)行六次大提速。提速縮短了運(yùn)營(yíng)時(shí)間但也加劇了橋梁的振動(dòng)，出現(xiàn)了許多需要解決的動(dòng)力問題。針對(duì)提速線出現(xiàn)的問題，本文對(duì)鐵路橋梁振動(dòng)耦合理論、車橋橫向動(dòng)力相互作用原理以及墩梁橫向剛度合理限值三方面開展了系統(tǒng)的研究。主要工作如下：　　1.建立了車、橋耦合振動(dòng)的空間計(jì)算模型，模型的主要特點(diǎn)是分別考慮了軌道的豎向彈性作用的彈性接觸模型和不考慮軌道的豎向彈性作用的輪軌密貼接觸模型。橋梁的計(jì)算模型考慮橋梁基礎(chǔ)的彈性作用

2、；車輛為三剛體二系懸掛計(jì)算模型?！　?.推導(dǎo)動(dòng)態(tài)耦合情況下的輪軌的蠕滑率、蠕滑率系數(shù)的工程實(shí)用的計(jì)算方法；在確定蠕滑系數(shù)時(shí)，考慮了大蠕滑情況下的蠕滑力計(jì)算式的修正。在車橋動(dòng)態(tài)耦合理論中，提出了軌道不平順與行車速度耦合產(chǎn)生的軌道不平順?biāo)俣鹊奈锢砀拍?、?jì)算方法、以及它對(duì)車橋動(dòng)力響應(yīng)的影響，分析表明：軌道不平順的速度項(xiàng)是影響車橋振動(dòng)的主要因素；考慮軌道不平順的速度作用與否對(duì)車橋動(dòng)力計(jì)算結(jié)果差別影響顯著?！　?.研究了車橋耦合振動(dòng)數(shù)值解的方

3、法、精度和穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn)威爾遜數(shù)值數(shù)值法無條件穩(wěn)定對(duì)車橋耦合振動(dòng)不適用，解的穩(wěn)定性與橋梁質(zhì)量大小密切相關(guān)，不穩(wěn)定原因與分組求解以及耦合作用有關(guān)。　　4.編制車、橋空間耦合振動(dòng)的動(dòng)力分析程序，可以進(jìn)行單線、雙線的客車或貨車過橋的動(dòng)力分析以及列車過橋靜力分析、模態(tài)分析。該軟件的主要特點(diǎn)是：可以對(duì)所采用的列車進(jìn)行任意的編組。5.應(yīng)用車橋動(dòng)態(tài)耦合振動(dòng)理論，研究了整車模型下，輪對(duì)蛇行運(yùn)動(dòng)和輪軌橫向相互作用的規(guī)律和主要影響因素，研究表明：蛇行運(yùn)動(dòng)是

4、多頻率合成的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，蛇行波特征主要受軌道不平順的影響；軌道方向不平順?biāo)俣扰c車輛耦合產(chǎn)生的橫向力是輪軌相互作用力的主要部分，橋梁振動(dòng)與車輛耦合產(chǎn)生的輪軌橫向力是次要的部分；輪軌的橫向力和作用的頻率隨車速的提高而增大。6.對(duì)車橋豎向振動(dòng)和橫向振動(dòng)的強(qiáng)弱耦合關(guān)系進(jìn)行了初步探討。分析表明：軌道高低不平順，橋梁豎向剛度變化對(duì)車橋橫向振動(dòng)的影響不大，但車輛軸重的增大，將加大橋梁的橫向振幅及橋梁橫向加速度，對(duì)橋梁橫向振動(dòng)有較大的影響?！　?.應(yīng)用

5、車橋動(dòng)態(tài)耦合振動(dòng)理論，仿真分析輕重混編列車通過中小跨度橋梁振動(dòng)過程。計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果在振動(dòng)特征上具有一致性，從而從理論上分析了輕重混編列車通過中小跨度橋梁振動(dòng)加劇的機(jī)理。　　8.根據(jù)梁跨結(jié)構(gòu)車橋耦合振動(dòng)響應(yīng)的機(jī)理和規(guī)律分析了評(píng)定橋梁橫向動(dòng)力性能的合適參數(shù)，討論了我國(guó)鐵路橋梁檢定規(guī)范和設(shè)計(jì)規(guī)范橋梁橫向動(dòng)力性能評(píng)定參數(shù)取值的合理性和存在問題?！　?.分析了墩體設(shè)計(jì)對(duì)梁跨橫向振動(dòng)的影響，從墩體設(shè)計(jì)對(duì)梁跨動(dòng)力影響的角度提出了制定墩臺(tái)剛

6、度合理限值參數(shù)的研究新思路。所得結(jié)論是：墩體對(duì)梁跨橫向振動(dòng)的影響主要因素是墩頂?shù)目雇苿偠?，墩體質(zhì)量對(duì)梁跨結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響關(guān)系不大。本文提出墩頂臨界剛度、墩梁剛度比和墩頂剛度對(duì)墩梁自振特性變化影響在三個(gè)區(qū)域劃分的概念，對(duì)橋梁設(shè)計(jì)具有重要參考意義?！　?0.應(yīng)用能量分析法以單孔模型推導(dǎo)了多孔簡(jiǎn)支梁墩梁體系橫向自振頻率基頻和振型特性的解析計(jì)算公式。該公式將墩體對(duì)梁跨結(jié)構(gòu)自振特性的影響表示為梁跨結(jié)構(gòu)自振頻率與折減系數(shù)相乘積的簡(jiǎn)單形式，解析式計(jì)算