高速鐵路列車-線路-橋梁耦合振動理論及應(yīng)用研究.pdf

1、 快速及高速運(yùn)行條件下的列車、線路、橋梁動態(tài)相互作用問題己成為我國鐵路實現(xiàn)跨越式發(fā)展亟需開展的基礎(chǔ)性研究課題之一?！　”疚脑诤喴仡檱鴥?nèi)外高速鐵路技術(shù)發(fā)展以及車輛-軌道動力學(xué)、車橋振動研究的歷史與現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對高速鐵路列車、線路、橋梁動力相互作用問題，提出了將機(jī)車車輛、軌道及橋梁作為一個耦合大系統(tǒng)，以車輛動力學(xué)、軌道動力學(xué)、橋梁動力有限元方法為基礎(chǔ)，以輪軌關(guān)系、線橋關(guān)系為聯(lián)系紐帶，應(yīng)用數(shù)值仿真的方法來研究高速行車條件下軌道及

2、橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性、行車的安全性和舒適性的研究思路?！　×熊?線路-橋梁耦合動力學(xué)模型的正確性和完善程度對仿真結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性起著決定性的作用。為此，本文首先建立了比較完善的高速鐵路四軸機(jī)車車輛以及六軸機(jī)車的動力學(xué)分析模型。模型中將機(jī)車車輛視為多剛體系統(tǒng)，充分考慮了車體、構(gòu)架、輪對的橫向、垂向、側(cè)滾、搖頭、點(diǎn)頭自由度以及車輛懸掛系統(tǒng)的各種非線性因素。本文在國內(nèi)首次針對高速鐵路橋上有碴軌道、長枕埋入式無碴軌道、板式軌道、彈性支承塊式

3、軌道結(jié)構(gòu)以及各種軌道的路橋過渡段建立了系統(tǒng)全面的動力學(xué)模型。模型中將鋼軌模擬成離散彈性點(diǎn)支承基礎(chǔ)上的無限長Euler梁，軌道板視為彈性地基上的等厚度矩形薄板，軌枕、支承塊以及離散后的道床視為剛性質(zhì)量塊。同時，本文還根據(jù)離散系統(tǒng)動力問題的Hamilton變分原理，建立了橋梁結(jié)構(gòu)的動力有限元方程，給出了橋梁結(jié)構(gòu)動力分析中常用的空間桿單元、空間梁單元以及矩形受彎板單元的力學(xué)特性矩陣，并簡要討論了橋梁結(jié)構(gòu)的阻尼矩陣以及特征值問題?！　”疚膶?/p>

4、內(nèi)外有關(guān)機(jī)車車輛、軌道及橋梁的動力性能評價指標(biāo)，如輪軌垂向力、輪軌橫向力、輪軸橫向力、脫軌系數(shù)、輪重減載率、傾覆系數(shù)、車體振動加速度、未被平衡離心加速度、平穩(wěn)性指標(biāo)、橋梁撓度、橋梁自振頻率、橋梁橫向振幅、橋梁加速度等進(jìn)行了詳細(xì)的歸納整理?！　”疚膽?yīng)用列車-線路-橋梁動力學(xué)仿真通用軟件TTBSIM對秦沈客運(yùn)專線常用跨度橋梁的車線橋動力性能進(jìn)行了評估，同時通過仿真結(jié)果與綜合試驗結(jié)果的對比分析，驗證了TTBSIM的功能和可靠性。　　最后，