橋梁墩臺(tái)不均勻沉降情況下的車—線—橋垂向系統(tǒng)耦合振動(dòng)分析.pdf

1、為了與我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展相協(xié)調(diào)，鐵路在近十年的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行了六次大提速。列車速度的不斷提高，使鐵路運(yùn)輸能力大幅度增加。同時(shí)，也使研究車橋的動(dòng)力相互作用問題顯得尤為重要。在橋梁墩臺(tái)出現(xiàn)不均勻沉降的情況下，軌道會(huì)出現(xiàn)“折角形”不平順，這種特殊的軌道不平順的存在，勢必對(duì)列車的運(yùn)行安全性和旅客的乘坐舒適性產(chǎn)生更加不利的影響，為了有效的對(duì)車輛、線路、橋梁的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，需要準(zhǔn)確地建立車一線-橋耦合振動(dòng)模型。當(dāng)前各國學(xué)者根據(jù)自己研究問題的側(cè)重點(diǎn)，

2、分別建立了不同的車一線一橋耦合振動(dòng)模型，取得了較好的效果，得出了許多有用的結(jié)論。本文根據(jù)D Alembert原理，建立了兩系懸掛的車輛垂向模型和一系中央懸掛的車輛垂向模型，并根據(jù)解決工程問題的實(shí)際需要，通過對(duì)車輛進(jìn)行了某些假定。采用模態(tài)法建立了軌道振動(dòng)方程，模態(tài)法可通過指定截取的模態(tài)階數(shù)，保證了解的收斂性，從而相對(duì)地提高了運(yùn)算效率。在分析過程中，橋梁結(jié)構(gòu)采用了有限元法來建立動(dòng)力分析模型。在車輛、線路、橋梁的運(yùn)動(dòng)方程確立后，以輪軌接觸處為

3、分界點(diǎn)，建立了車一線一橋垂向耦合振動(dòng)模型，并用FORTRAN語言編制了計(jì)算機(jī)程序。本程序采用Newmark-β法進(jìn)行迭代計(jì)算求解，可以對(duì)橋梁的動(dòng)力性能，如撓度、加速度進(jìn)行計(jì)算，也可以對(duì)車輛的振動(dòng)加速度、輪軌力、輪重減載率進(jìn)行計(jì)算，從而對(duì)列車和橋梁的動(dòng)力性能進(jìn)行評(píng)估。 本文為了分析由于橋墩下沉形成的軌道不平順對(duì)車橋垂向系統(tǒng)的影響，建立了6跨32米簡支梁模型。首先分析了車輛過橋時(shí)在普通高低軌道不平順下的動(dòng)力響應(yīng)；然后分析了不考慮線路

4、不平順條件下不同的橋墩沉降量和不同車速的情況下列車和橋梁的動(dòng)力響應(yīng)；最后分析了在普通軌道不平順和由于橋墩下沉形成的附加軌道不平順兩種情況疊加條件下，車輛過橋時(shí)列車和橋梁的動(dòng)力響應(yīng)。結(jié)果表明，對(duì)于客貨共線的32米簡支T梁而言，當(dāng)中華之星客車速度達(dá)到220km/h，橋墩沉降量為30 mm時(shí)，車輛輪重減載率為0.595，已接近規(guī)范限值0.6，表明列車在橋上運(yùn)行已偏于危險(xiǎn)：而貨車的各項(xiàng)動(dòng)力指標(biāo)均處于安全范圍之內(nèi)。從而說明橋墩的沉降量主要受客車控