復雜山區(qū)鐵路風-車-橋系統(tǒng)耦合振動研究.pdf

1、近年來，高速鐵路在中國得到了迅猛發(fā)展，伴隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施和推進，國家更是在西部復雜山區(qū)規(guī)劃建設了多條高速鐵路。復雜山區(qū)地形多異，山丘起伏，溝壑縱橫，復雜的地形地貌使空氣流動變得更為復雜，與平原地區(qū)風特性有明顯差異。本文圍繞復雜山區(qū)風環(huán)境下列車的走行性問題，進行了如下研究:
　　(1)基于剛柔耦合法建立了精細化的風-車-橋系統(tǒng)耦合振動模型。根據(jù)多剛體系統(tǒng)動力學和高速鐵路列車特征，建立了34個自由度的四軸車輛多體動力學分析模型

2、。根據(jù)有限元方法和多柔體動力學理論，將橋梁有限元模型以柔性體方式導入多體動力學模型中，實現(xiàn)橋梁柔性體模型的建立，并通過對比橋梁有限元模型和橋梁柔性體模型的風-橋作用。根據(jù)系統(tǒng)耦合分析理論，在多柔體系統(tǒng)模型中，引入啞元的方式，實現(xiàn)車輛和橋梁的耦合作用，通過啞元耦合法和等效柔性軌道法的橋梁和車輛動力響應對比分析，驗證車-橋系統(tǒng)的正確性。在此基礎上，建立了風-車-橋系統(tǒng)耦合振動模型，并通過各子系統(tǒng)的對比計算，驗證了風-車-橋系統(tǒng)模型的正確性。

3、
　　(2)針對列車氣動導納函數(shù)，采用節(jié)段模型風洞試驗方法，在均勻流中，測試了路堤、橋梁和平地三種典型線路結構形式上不同風向角的列車靜力三分力系數(shù)，然后，在模擬的針對平坦開闊地表類型的B類和針對山區(qū)地表類型的D類兩種風場中，測試了這三種典型線路結構形式上的列車氣動力和風速，進一步采用等效導納法分析得到了列車阻力、升力和力矩氣動導納函數(shù)?；谠囼灥玫降臍鈩訉Ъ{函數(shù)，進行了導納函數(shù)曲線擬合。
　　(3)分析了導納函數(shù)曲線擬合參數(shù)

4、對風荷載時程的影響?；跍识ǔ＜俣ㄏ碌娘L-車-橋系統(tǒng)分析，研究了不同風向角對車輛動力響應的影響，得到了最不利風向角為橫風情況。在此基礎上，研究了考慮列車氣動導納函數(shù)的列車風荷載對車輛動力響應的影響，列車抖振風荷載計算綜合考慮了氣動導納函數(shù)、順風向脈動風和豎向脈動風的影響，對比分析了不同場地來流和線路結構形式對應的氣動導納對車輛風致振動的影響。
　　(4)開展了鐵路曲線橋梁的風致行車安全性研究。討論了風向、車速、脈動風、軌道不平順等

5、多種因素對曲線橋梁上列車動力響應的影響，并對比了列車通過直線橋時的動力響應。
　　(5)針對復雜山區(qū)大跨橋梁風致行車安全性問題，探討了考慮山區(qū)非均勻風場的風-車-橋系統(tǒng)振動特性。通過地形模型風洞試驗，測試了不同來流風向對橋址區(qū)沿主梁平均風速和湍流強度分布的影響，并討論了局部地形的影響?；谠囼灥玫降难刂髁猴L速分布規(guī)律，得到某大跨鐵路橋梁各風速模擬點平均風速的相對關系，采用譜解法，通過不同風速模擬點的平均風速、脈動風速譜和相干函數(shù)，