橋梁附加變形對高速列車運行安全影響的研究.pdf

1、修筑于軟土地基的高速鐵路混凝土橋梁投入運營以后，受列車循環(huán)加載及混凝土徐變特性的影響，橋梁會發(fā)生基礎不均勻沉降及梁體變形，從而引起橋上軌道結構的附加變形，影響橋上列車的運行安全。本文在國家重點基礎研究發(fā)展計劃“973”項目“基礎結構性能演變對高速行車安全平穩(wěn)性的影響及其控制研究(2013CB036203)”的資助下，研究了由橋梁基礎沉降及混凝土徐變引起的橋上軌道結構動態(tài)演變規(guī)律及其對橋上高速列車運行性能的影響。主要研究內容及成果如下:<

2、br>　　(1)綜述了世界高速鐵路發(fā)展現(xiàn)狀，說明了研究橋上線路條件惡化對列車運行安全性影響的必要性;簡述了國內外車輛-橋梁系統(tǒng)動力問題的主要研究內容及方法;總結了軟土地基附加沉降和混凝土橋梁徐變等引起的附加變形及車體柔性對車輛-橋梁系統(tǒng)動力響應影響的研究現(xiàn)狀，說明了本文的選題意義及立項依據。
　　(2)推導了簡支梁在移動恒定荷載及移動簡諧荷載作用下位移響應的精確解，并通過引入三個無量綱參數(shù)，分析了荷載移動速度、橋梁阻尼、簡諧荷載的

3、荷載頻率及荷載間距等因素對橋梁動力響應的影響規(guī)律，研究了簡支梁在單個及多個移動荷載作用下的共振及消振現(xiàn)象。
　　(3)假定車體為等截面歐拉梁，建立了柔性車體車輛模型，將車體位移用剛體位移及自由邊界歐拉梁振型表示，推導了柔性車體的運動方程，進而得到了車輛模型的運動方程。利用改進的Penzien模型建立了能夠考慮樁-土相互作用的橋梁子模型，并給出了土彈簧剛度的求解方程。基于車輛子模型和橋梁子模型建立了柔性車體車輛-橋梁耦合系統(tǒng)動力分析

4、模型。
　　(4)基于理論推導和數(shù)值計算，對比研究了柔性/剛性車體車輛-橋梁系統(tǒng)在軌道不平順激勵下的動力響應，給出了柔性/剛性車體車輛模型在不同波長簡諧不平順激勵下輪重減載率、橫向輪軌力和車體加速度等指標的響應規(guī)律，分析了柔性車體在某些列車速度和不平順波長組合下的共振現(xiàn)象。
　　(5)基于黃茂松等人提出的循環(huán)荷載作用下軟土累積變形及累積孔壓計算模型，研究了利用分層總合法求解列車循環(huán)荷載作用下橋梁基礎附加沉降的實用計算方法。以

5、德國ICE3高速列車通過一座高速鐵路(48+80+48)m三跨預應力混凝土連續(xù)梁橋為例，研究了列車循環(huán)荷載作用下橋梁基礎的附加沉降規(guī)律，及沉降引起的橋上軌道附加變形的線型特點及頻譜特性。利用柔性/剛性車體車輛模型對比研究了橋梁基礎附加沉降對橋上列車走行性的影響規(guī)律。通過假定隨機不平順激勵下車輛各項運行指標計算值符合正態(tài)分布，給出了不同列車速度及橋梁基礎附加沉降工況下置信度為95％的列車運行安全性與舒適性閾值。
　　(6)以高速鐵路

6、線上跨徑32 m和24 m多跨簡支梁和CRTSⅢ型無砟軌道結構為例，利用有限元軟件MIDAS/CIVIL研究了養(yǎng)護時間和鋪軌時間等施工條件對簡支梁徐變的影響規(guī)律及由徐變引起的附加扣件力沿梁體的分布特性，分析了梁體徐變引起的橋上軌道附加變形的線型特點及頻譜特性。以德國ICE3高速列車通過10×32 m和10×24 m簡支梁橋為例，利用柔性/剛性車體車輛-橋梁系統(tǒng)動力分析模型對比分析了梁體徐變對橋上列車走行性的影響規(guī)律。通過假定隨機不平順激