鐵路大跨度簡支鋼桁梁橋車-橋耦合振動研究.pdf

1、車輛通過橋梁時將引起橋梁結(jié)構(gòu)的振動，而橋梁結(jié)構(gòu)的振動反過來又會影響車輛的振動，這就是車-橋耦合振動的問題。隨著車輛速度和載重的不斷提高，以及橋梁結(jié)構(gòu)在鐵路線路中的大量使用，為有效的對鋼桁梁橋運(yùn)營狀態(tài)和車輛的舒適性、安全性和平穩(wěn)性進(jìn)行評估，以及為以后同類橋梁的優(yōu)化設(shè)計提供參考，需對鐵路大跨度簡支鋼桁梁橋進(jìn)行車-橋耦合振動研究。
　　本文以黃韓侯鐵路新黃河特大橋-156m簡支鋼桁梁橋作為工程背景進(jìn)行車-橋耦合振動研究。首先，建立了四軸

2、27個自由度的車輛振動分析模型，結(jié)合模型利用Lagrange方程推導(dǎo)了車輛的運(yùn)動方程并組建了動力學(xué)方程組，采用模態(tài)綜合法建立了橋梁的動力振動方程，對輪軌相互作用關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，對車-橋耦合系統(tǒng)激勵源(人工蛇形波和軌道不平順)進(jìn)行了模擬，組建了車-橋系統(tǒng)振動的動力平衡總方程組，并介紹了動力方程組的求解方法以及車-橋耦合振動聯(lián)合仿真技術(shù)。然后，總結(jié)了國內(nèi)外關(guān)于車-橋耦合振動性能評價指標(biāo)體系的相關(guān)規(guī)范，結(jié)合本文實際工程背景建立了統(tǒng)一的振

3、動性能評價標(biāo)準(zhǔn)。與此同時，結(jié)合本文的工程背景及相關(guān)計算參數(shù)，利用ANSYS和MIDAS/CIVIL軟件建立新黃河特大橋的有限元模型，對其動力特性進(jìn)行計算，并依據(jù)各國不同規(guī)范的規(guī)定對橋梁自振頻率進(jìn)行了評定和分析。最后，利用ANSYS和UM軟件聯(lián)合仿真分析技術(shù)實現(xiàn)了單個機(jī)車、編組客車和編組貨車以設(shè)計時速通過橋梁時，對大跨度簡支鋼桁梁橋車-橋耦合振動系統(tǒng)的各項橋梁和車輛動力學(xué)響應(yīng)參數(shù)的分析，計算了共振速度。在此基礎(chǔ)上從橋梁結(jié)構(gòu)的橋門架、寬跨比

4、、曲線鋼桁梁橋和車輛系統(tǒng)的軌道不平順以及貨車編組角度出發(fā)，研究大跨度簡支鋼桁梁橋車-橋耦合振動的影響因素。
　　經(jīng)過計算分析得出：(1)大跨度鋼桁梁橋的橫向剛度相對較?。?2)不同編組情況下以設(shè)計時速通過橋梁時，車輛和橋梁的各項動力響應(yīng)參數(shù)均在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)；(3)鋼桁梁橋橋門架對橋梁跨中橫向加速度影響較大；(4)曲線鋼桁梁橋隨著線路半徑的增大，各車輛動力響應(yīng)參數(shù)逐漸變小，輪軌力受到影響；(5)鋼桁梁橋?qū)捒绫鹊脑黾邮沟脵M向剛度