溫度效應(yīng)對高速鐵路簡支梁走行安全性影響研究.pdf

1、高速、安全和舒適是高速鐵路運(yùn)輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)的三大要素。而軌道的平順狀態(tài)直接影響平穩(wěn)舒適和行車速度，并且是影響列車走行安全性的重要因素。在一天的日照過程中，由于太陽輻射和環(huán)境因素的作用，使橋梁產(chǎn)生不均勻的溫度變化及變形，這種變形就會(huì)成為軌道平順性的一部分，最終影響列車的走行性安全行。
　　本文更深入、全面的考慮了橋梁在日照影響下全過程的溫度變化及其溫度效應(yīng)，計(jì)算了在可能的最危險(xiǎn)溫度變形條件下的橋梁運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并討論了以上條件

2、下對行車安全性的影響。最后以一個(gè)混凝土簡支箱梁和一個(gè)簡支鋼板梁橋?yàn)檠芯繉ο?，進(jìn)行計(jì)算分析并揭示混凝土橋和鋼橋在日照下溫度場的區(qū)別，以及日照因素對兩種橋型列車走行安全性的不同影響程度。
　　文章包括橋梁的熱分析以及車橋耦合動(dòng)力分析。在熱分析前，應(yīng)先確定其邊界條件，根據(jù)太陽物理學(xué)及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式，用Matlab計(jì)算日照全過程不同時(shí)刻、不同結(jié)構(gòu)表面溫度的邊界條件。橋梁熱分析通過通用有限元軟件ANSYS的熱-應(yīng)力耦合技術(shù)進(jìn)行建模、計(jì)算和分析

3、。車橋耦合動(dòng)力分析需要迭代進(jìn)行求解，本文采用全過程迭代法。該方法對車輛、橋梁子系統(tǒng)，只要采用無條件收斂的積分格式，即可保證各計(jì)算步驟的收斂。
　　鋼橋以10×40m鋼板簡支梁橋?yàn)樗憷?，混凝土橋?0×32m箱型簡支梁橋?yàn)樗憷?。?jì)算橋梁在日照全過程不同時(shí)刻的溫度場，及一些具有代表性位置節(jié)點(diǎn)的全過程時(shí)程溫度曲線。以不同時(shí)刻溫度場作為荷載，計(jì)算橋梁變形，提取軌道處橋面節(jié)點(diǎn)位移進(jìn)行對比，找出可能的最不利時(shí)刻。以最不利時(shí)刻的橋面變形作為車橋

4、耦合計(jì)算的外部激勵(lì)，迭代求解橋梁運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。確定全過程中最不利的時(shí)刻，及此時(shí)的橋梁運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。對比無溫度變形與最不利時(shí)刻溫度變形下橋梁走行安全性。
　　本文對兩種橋型進(jìn)行了邊界條件分析計(jì)算、溫度場及溫度效應(yīng)分析計(jì)算和車橋耦合動(dòng)力分析計(jì)算，并采用了一定的假設(shè)，在滿足精確度的要求下簡化計(jì)算模型，有效減少計(jì)算量并縮短計(jì)算時(shí)間。通過計(jì)算結(jié)果的對比，可以發(fā)現(xiàn)鋼橋受太陽直射面及其附近的溫度明顯高于其他部位，而混凝土橋的