橋梁附加變形對(duì)高速列車(chē)運(yùn)行安全影響的研究.pdf

1、修筑于軟土地基的高速鐵路混凝土橋梁投入運(yùn)營(yíng)以后，受列車(chē)循環(huán)加載及混凝土徐變特性的影響，橋梁會(huì)發(fā)生基礎(chǔ)不均勻沉降及梁體變形，從而引起橋上軌道結(jié)構(gòu)的附加變形，影響橋上列車(chē)的運(yùn)行安全。本文在國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃“973”項(xiàng)目“基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)性能演變對(duì)高速行車(chē)安全平穩(wěn)性的影響及其控制研究(2013CB036203)”的資助下，研究了由橋梁基礎(chǔ)沉降及混凝土徐變引起的橋上軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)演變規(guī)律及其對(duì)橋上高速列車(chē)運(yùn)行性能的影響。主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:<

2、br>　　(1)綜述了世界高速鐵路發(fā)展現(xiàn)狀，說(shuō)明了研究橋上線路條件惡化對(duì)列車(chē)運(yùn)行安全性影響的必要性;簡(jiǎn)述了國(guó)內(nèi)外車(chē)輛-橋梁系統(tǒng)動(dòng)力問(wèn)題的主要研究?jī)?nèi)容及方法;總結(jié)了軟土地基附加沉降和混凝土橋梁徐變等引起的附加變形及車(chē)體柔性對(duì)車(chē)輛-橋梁系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)影響的研究現(xiàn)狀，說(shuō)明了本文的選題意義及立項(xiàng)依據(jù)。
　　(2)推導(dǎo)了簡(jiǎn)支梁在移動(dòng)恒定荷載及移動(dòng)簡(jiǎn)諧荷載作用下位移響應(yīng)的精確解，并通過(guò)引入三個(gè)無(wú)量綱參數(shù)，分析了荷載移動(dòng)速度、橋梁阻尼、簡(jiǎn)諧荷載的

3、荷載頻率及荷載間距等因素對(duì)橋梁動(dòng)力響應(yīng)的影響規(guī)律，研究了簡(jiǎn)支梁在單個(gè)及多個(gè)移動(dòng)荷載作用下的共振及消振現(xiàn)象。
　　(3)假定車(chē)體為等截面歐拉梁，建立了柔性車(chē)體車(chē)輛模型，將車(chē)體位移用剛體位移及自由邊界歐拉梁振型表示，推導(dǎo)了柔性車(chē)體的運(yùn)動(dòng)方程，進(jìn)而得到了車(chē)輛模型的運(yùn)動(dòng)方程。利用改進(jìn)的Penzien模型建立了能夠考慮樁-土相互作用的橋梁子模型，并給出了土彈簧剛度的求解方程?；谲?chē)輛子模型和橋梁子模型建立了柔性車(chē)體車(chē)輛-橋梁耦合系統(tǒng)動(dòng)力分析

4、模型。
　　(4)基于理論推導(dǎo)和數(shù)值計(jì)算，對(duì)比研究了柔性/剛性車(chē)體車(chē)輛-橋梁系統(tǒng)在軌道不平順激勵(lì)下的動(dòng)力響應(yīng)，給出了柔性/剛性車(chē)體車(chē)輛模型在不同波長(zhǎng)簡(jiǎn)諧不平順激勵(lì)下輪重減載率、橫向輪軌力和車(chē)體加速度等指標(biāo)的響應(yīng)規(guī)律，分析了柔性車(chē)體在某些列車(chē)速度和不平順波長(zhǎng)組合下的共振現(xiàn)象。
　　(5)基于黃茂松等人提出的循環(huán)荷載作用下軟土累積變形及累積孔壓計(jì)算模型，研究了利用分層總合法求解列車(chē)循環(huán)荷載作用下橋梁基礎(chǔ)附加沉降的實(shí)用計(jì)算方法。以

5、德國(guó)ICE3高速列車(chē)通過(guò)一座高速鐵路(48+80+48)m三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋?yàn)槔?，研究了列?chē)循環(huán)荷載作用下橋梁基礎(chǔ)的附加沉降規(guī)律，及沉降引起的橋上軌道附加變形的線型特點(diǎn)及頻譜特性。利用柔性/剛性車(chē)體車(chē)輛模型對(duì)比研究了橋梁基礎(chǔ)附加沉降對(duì)橋上列車(chē)走行性的影響規(guī)律。通過(guò)假定隨機(jī)不平順激勵(lì)下車(chē)輛各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)計(jì)算值符合正態(tài)分布，給出了不同列車(chē)速度及橋梁基礎(chǔ)附加沉降工況下置信度為95％的列車(chē)運(yùn)行安全性與舒適性閾值。
　　(6)以高速鐵路

6、線上跨徑32 m和24 m多跨簡(jiǎn)支梁和CRTSⅢ型無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)為例，利用有限元軟件MIDAS/CIVIL研究了養(yǎng)護(hù)時(shí)間和鋪軌時(shí)間等施工條件對(duì)簡(jiǎn)支梁徐變的影響規(guī)律及由徐變引起的附加扣件力沿梁體的分布特性，分析了梁體徐變引起的橋上軌道附加變形的線型特點(diǎn)及頻譜特性。以德國(guó)ICE3高速列車(chē)通過(guò)10×32 m和10×24 m簡(jiǎn)支梁橋?yàn)槔?，利用柔?剛性車(chē)體車(chē)輛-橋梁系統(tǒng)動(dòng)力分析模型對(duì)比分析了梁體徐變對(duì)橋上列車(chē)走行性的影響規(guī)律。通過(guò)假定隨機(jī)不平順激