鐵路高墩橋梁車(chē)橋耦合振動(dòng)及橫風(fēng)對(duì)車(chē)橋響應(yīng)的影響研究.pdf

1、目前鐵路高墩橋梁的墩高已超過(guò)百米,建成通車(chē)也有近十年的時(shí)間,然而有關(guān)高墩橋梁的動(dòng)力性能一直不清楚.在考慮風(fēng)荷載作用下的車(chē)橋耦合振動(dòng)時(shí)主要強(qiáng)調(diào)脈動(dòng)風(fēng)的影響,而忽視了靜力風(fēng)荷載的作用,特別是風(fēng)荷載對(duì)車(chē)橋振動(dòng)響應(yīng)的影響機(jī)理并不清楚,缺少風(fēng)荷載對(duì)車(chē)橋振動(dòng)響應(yīng)影響的全過(guò)程對(duì)比分析.對(duì)一系懸掛且為變摩擦阻尼的貨車(chē)采用二系懸掛和線性阻尼的方法與實(shí)際情況不符;在處理輪軌之間的幾何約束和相互作用力時(shí)一般都采用線性關(guān)系和小蠕滑理論,在車(chē)橋耦合振動(dòng)方面未見(jiàn)有

2、考慮大蠕滑以及由此引起的蠕滑力飽合特性的計(jì)算方法,而這在實(shí)際情況中是客觀存在的,尤其是在考慮橫風(fēng)作用時(shí)采用線性小蠕滑理論的計(jì)算方法是其有局限性的.針對(duì)以上問(wèn)題,本文的工作主要包括以下三個(gè)方面:1、在車(chē)橋耦合響應(yīng)中直接按一系懸掛和變摩擦阻尼來(lái)建立貨車(chē)的動(dòng)力計(jì)算模型,在處理輪軌作用力時(shí)以Kalker的線性接觸理論為基礎(chǔ),并按Vermeulen-Johnson的非線性接觸理論對(duì)其進(jìn)行修正的計(jì)算方法.對(duì)影響車(chē)橋響應(yīng)的蠕滑系數(shù)和摩擦系數(shù)的取值進(jìn)行

3、了參數(shù)分析,計(jì)算結(jié)果的對(duì)比和分析表明按Hertz接觸理論得出的蠕滑系數(shù)以及取輪軌間的摩擦系數(shù)μ=0.3是合適的,由此得出的計(jì)算結(jié)果與實(shí)橋的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成果是比較接近的.2、在南昆線三座高墩橋梁的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上,對(duì)系列高墩橋梁的分析計(jì)算闡明了高墩橋梁在列車(chē)通過(guò)時(shí)的基本動(dòng)力性能.高墩橋梁中的橋墩質(zhì)量大,自振頻率較低,現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和理論計(jì)算分析均證實(shí)高墩橋梁僅在車(chē)速較低時(shí)才可能出現(xiàn)車(chē)輛的強(qiáng)迫振動(dòng)頻率與結(jié)構(gòu)的自振頻率相接近而出現(xiàn)共振,然而由于在車(chē)

4、速較低時(shí)的橫向加速度并不大,所以一般高墩橋梁在行車(chē)安全性方面是有保證的,舒適性指標(biāo)也基本能滿足要求.3、風(fēng)荷載對(duì)車(chē)橋響應(yīng)的影響進(jìn)行了全過(guò)程的對(duì)比分析,揭示了橫風(fēng)對(duì)車(chē)橋響應(yīng)的影響機(jī)理.橫風(fēng)作用時(shí)車(chē)橋響應(yīng)的對(duì)比計(jì)算和分析表明,就高墩橋梁而言,脈動(dòng)風(fēng)并沒(méi)有激發(fā)車(chē)橋系統(tǒng)明顯的附加振動(dòng),對(duì)車(chē)橋響應(yīng)的影響主要是靜力風(fēng)荷載.橫向風(fēng)荷載的作用導(dǎo)致背風(fēng)側(cè)和迎風(fēng)側(cè)輪軌接觸點(diǎn)處的法向力的增減,因而相應(yīng)的蠕滑系數(shù)和橫向搖擺力也發(fā)生增減,所以在研究橫向風(fēng)荷載對(duì)車(chē)