風(fēng)荷載作用下高墩橋梁高速列車車橋耦合動力學(xué)分析.pdf

1、高速鐵路以其速度快、運(yùn)能大、能耗低、污染輕、占地少以及安全舒適等綜合優(yōu)勢，在世界各國得到了迅速發(fā)展。我國在跟蹤研究國外高速鐵路技術(shù)、積極規(guī)劃高速鐵路的同時，通過新建快速客運(yùn)專線、大力加強(qiáng)既有線的技術(shù)改造大幅度提高了列車的運(yùn)行速度。但是，隨之而來的輪軌系統(tǒng)的動力作用、行車的安全性和舒適性、線橋結(jié)構(gòu)的運(yùn)用安全性問題也越發(fā)突出，而這在我國尚缺乏足夠的理論研究和工程實(shí)踐。因此，快速及高速運(yùn)行條件下的列車、線路、橋梁動態(tài)相互作用問題已成為我國鐵路

2、實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展急需開展的基礎(chǔ)性研究課題之一。
　　 本文將風(fēng)、車、橋三者作為一個交互作用、協(xié)調(diào)工作的耦合振動系統(tǒng)，較全面地考慮了風(fēng)橋間的流固耦合作用、車橋間的固體接觸耦合作用、風(fēng)對車的空間脈動作用及整個系統(tǒng)的時變特性。
　　 首先，根據(jù)風(fēng)荷載最橋梁結(jié)構(gòu)的作用過程，對風(fēng)場進(jìn)行模擬，將三維相關(guān)風(fēng)模擬為三個一維的獨(dú)立風(fēng)場。結(jié)合脈動風(fēng)的相關(guān)特性，提出了簡化的模型，根據(jù)風(fēng)速觀測記錄的特點(diǎn)，證明其可行性。推導(dǎo)橋梁以及車輛的靜風(fēng)力、抖

3、振力以及自激力時域表達(dá)式。結(jié)合具體的例子來驗(yàn)證計算的正確性。
　　 其次，以車輛和橋梁為子系統(tǒng)，建立輪軌接觸幾何和輪軌接觸力的迭代算法。在分析車-橋耦合關(guān)系的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)車橋耦合的動力學(xué)運(yùn)動方程。求解運(yùn)動方程的近似解。
　　 最后，結(jié)合具體的工程，建立簡化的有限元計算模型，對風(fēng)-車-橋系統(tǒng)的振動特性以及風(fēng)場模型、風(fēng)速、車速以及荷載大小影響進(jìn)行了多工況的對比分析。討論不同荷載、不同車速情況下橋梁的位移、速度以及加速度時程曲