提速狀態(tài)下車橋耦合振動理論與橋梁橫向動力性能的研究.pdf

1、繼滬寧線提速成功以來，我國鐵路已進行六次大提速。提速縮短了運營時間但也加劇了橋梁的振動，出現(xiàn)了許多需要解決的動力問題。針對提速線出現(xiàn)的問題，本文對鐵路橋梁振動耦合理論、車橋橫向動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、橋耦合振動的空間計算模型，模型的主要特點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算模型?！　?.推導(dǎo)動態(tài)耦合情況下的輪軌的蠕滑率、蠕滑率系數(shù)的工程實用的計算方法；在確定蠕滑系數(shù)時，考慮了大蠕滑情況下的蠕滑力計算式的修正。在車橋動態(tài)耦合理論中，提出了軌道不平順與行車速度耦合產(chǎn)生的軌道不平順速度的物理概念、計算方法、以及它對車橋動力響應(yīng)的影響，分析表明：軌道不平順的速度項是影響車橋振動的主要因素；考慮軌道不平順的速度作用與否對車橋動力計算結(jié)果差別影響顯著?！　?.研究了車橋耦合振動數(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)定對車橋耦合振動不適用，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)?！　?.編制車、橋空間耦合振動的動力分析程序，可以進行單線、雙線的客車或貨車過橋的動力分析以及列車過橋靜力分析、模態(tài)分析。該軟件的主要特點是：可以對所采用的列車進行任意的編組。5.應(yīng)用車橋動態(tài)耦合振動理論，研究了整車模型下，輪對蛇行運動和輪軌橫向相互作用的規(guī)律和主要影響因素，研究表明：蛇行運動是

4、多頻率合成的隨機運動，蛇行波特征主要受軌道不平順的影響；軌道方向不平順速度與車輛耦合產(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.對車橋豎向振動和橫向振動的強弱耦合關(guān)系進行了初步探討。分析表明：軌道高低不平順，橋梁豎向剛度變化對車橋橫向振動的影響不大，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，對橋梁橫向振動有較大的影響?！　?.應(yīng)用

5、車橋動態(tài)耦合振動理論，仿真分析輕重混編列車通過中小跨度橋梁振動過程。計算結(jié)果與現(xiàn)場實測結(jié)果在振動特征上具有一致性，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加劇的機理?！　?.根據(jù)梁跨結(jié)構(gòu)車橋耦合振動響應(yīng)的機理和規(guī)律分析了評定橋梁橫向動力性能的合適參數(shù)，討論了我國鐵路橋梁檢定規(guī)范和設(shè)計規(guī)范橋梁橫向動力性能評定參數(shù)取值的合理性和存在問題?！　?.分析了墩體設(shè)計對梁跨橫向振動的影響，從墩體設(shè)計對梁跨動力影響的角度提出了制定墩臺剛

6、度合理限值參數(shù)的研究新思路。所得結(jié)論是：墩體對梁跨橫向振動的影響主要因素是墩頂?shù)目雇苿偠?，墩體質(zhì)量對梁跨結(jié)構(gòu)振動的影響關(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墩梁自振特性變化影響在三個區(qū)域劃分的概念，對橋梁設(shè)計具有重要參考意義?！　?0.應(yīng)用能量分析法以單孔模型推導(dǎo)了多孔簡支梁墩梁體系橫向自振頻率基頻和振型特性的解析計算公式。該公式將墩體對梁跨結(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)相乘積的簡單形式，解析式計算