“公軌合一”型高架橋車橋耦合振動分析.pdf

1、軌道交通以其運量大、高速便捷、能耗低、環(huán)境污染小等優(yōu)點，在世界范圍內(nèi)得到了快速發(fā)展。為了緩解日益擁堵的城市交通現(xiàn)狀和滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，我國各大城市掀起了城市軌道交通建設(shè)高潮。在建設(shè)大潮中，出現(xiàn)了一種新型的城市高架橋—“公軌合一”型城市高架橋。該橋梁結(jié)構(gòu)形式為了充分利用交通路線、節(jié)約土地，將城市軌道交通地上線路與公路高架橋合二為一。與一般的“公軌兩用”橋梁不同，該橋型的上下橋幅不相當(dāng)，橋梁結(jié)構(gòu)在單側(cè)汽車荷載作用下的空間扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯，

2、可能會對下部軌道交通線路的運行過程造成影響；其次，該橋梁一般都處于城市鬧市區(qū)，周圍存在大量的居民樓、寫字樓，活動的人群，該橋梁在汽車、列車荷載作用下的結(jié)構(gòu)振動誘發(fā)二次噪聲問題亦為推廣該橋型的一種阻礙。橋梁結(jié)構(gòu)振動輻射二次噪聲問題需由橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的振動作為邊界條件來獲得二次噪聲的聲場分布，由于時間精力有限，本文首先分析在汽車、列車荷載作用下的橋梁結(jié)構(gòu)振動特性，關(guān)于二次噪聲部分的研究將作為后續(xù)研究工作。
　　鑒于此，本文以某市在建“公

3、軌合一”型城市高架橋為研究對象，為獲得箱型梁側(cè)壁、上下面板的振動特性，以薄板單元和桿單元借助ANSYS有限元軟件建立了橋梁的有限元模型，優(yōu)化并延拓了現(xiàn)有10自由度列車模型，推導(dǎo)了17自由度可以考慮列車車體空間效應(yīng)的垂向模型，列車參數(shù)采用了最常見的B型地鐵機(jī)車，輪軌關(guān)系假定為密貼，列車—橋梁耦合系統(tǒng)采用分離迭代法求解，其中橋梁振動方程采用ANSYS求解，列車運動方程采用FORTRAN語言自編程序求解，汽車荷載采用移動常力模型，根據(jù)汽車類型

4、和用途劃分了不同工況，討論了上部公路路面的汽車荷載對下部軌道梁上運行的列車的影響；另外，本文還根據(jù)美國軌道譜，數(shù)值模擬了3級軌道譜和6級軌道譜對應(yīng)的軌道不平順度，討論了軌道不平順因素對本文采用的“公軌合一”型高架橋-汽車-列車耦合系統(tǒng)各子系統(tǒng)的影響。通過上述研究，文章得到如下結(jié)論：
　　（1）上部公路路面加載的汽車荷載對下部軌道梁上的列車運行過程影響很小，可以忽略不計。因此，在做“公軌合一”型高架橋結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可以借鑒本文所采用的

5、橋型和結(jié)構(gòu)布置，并且在此橋型下，公路橋和軌道梁兩個子系統(tǒng)可以分開獨立進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。
　?。?）軌道不平順對于本文的“公軌合一”型高架橋-汽車-列車耦合系統(tǒng)而言，對列車子系統(tǒng)的影響較大，軌道越不平順，車輛的響應(yīng)越大，對橋梁子系統(tǒng)的影響較小，橋梁跨中節(jié)點的動位移基本不受軌道不平順因素的影響，因此此類高架橋在做橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可以忽略軌道不平順的影響；
　?。?）高于美國3級軌道標(biāo)準(zhǔn)的軌道，均能夠較好滿足列車運行過程中的列車平穩(wěn)性