城市軌道交通U型梁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)受力行為研究.pdf

1、U型梁系統(tǒng)是槽型梁在城市軌道交通中演化出的一種新產(chǎn)物。北京城建設(shè)計(jì)研究總院在南京地下鐵道集團(tuán)有限責(zé)任公司和重慶市軌道交通（集團(tuán)）有限公司的支持下，聯(lián)合國(guó)內(nèi)科研院校經(jīng)過幾年的反復(fù)攻關(guān)設(shè)計(jì)、計(jì)算分析和試驗(yàn)研究，研發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的U型梁系統(tǒng)，并已經(jīng)在重慶軌道交通1號(hào)線得到應(yīng)用。其具有環(huán)境友好、建筑景觀適應(yīng)性好、全壽命建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本低、系統(tǒng)高效率集成等優(yōu)點(diǎn)。由于U型梁結(jié)構(gòu)明顯區(qū)別于傳統(tǒng)的箱梁和T梁，其靜力方面的剛度、抗裂性和極限承載能力

2、，以及結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性;動(dòng)力方面的車橋相互作用及環(huán)境振動(dòng)影響研究在國(guó)內(nèi)均處于空白。本文在總結(jié)和吸收前人研究成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)我國(guó)首次應(yīng)用的城市軌道交通U型梁系統(tǒng)，主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究工作:
　　 1、國(guó)內(nèi)首次進(jìn)行了U型梁結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)和600萬次疲勞加載試驗(yàn)。靜載試驗(yàn)主要包括跨中截面最大彎矩加載、支座附近截面最大剪力加載、1.2倍設(shè)計(jì)彎矩作用下抗裂性能、跨中橋道板局部加載、在2.5倍設(shè)計(jì)荷載作用下橋梁結(jié)構(gòu)的極限抗彎強(qiáng)度

3、試驗(yàn);疲勞實(shí)驗(yàn)主要包括600萬次橫向疲勞加載試驗(yàn)，以及600萬次疲勞實(shí)驗(yàn)后的剪力、彎矩、抗裂和破壞性能實(shí)驗(yàn)。并在試驗(yàn)研究成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)后期工程提出了U型梁軌道交通系統(tǒng)相應(yīng)的設(shè)計(jì)、施工建議。
　　 2、針對(duì)U型梁軌道交通系統(tǒng)特殊的結(jié)構(gòu)形式，采用大型通用有限元程序ANSYS建立了空間分析模型。重點(diǎn)對(duì)U型梁剪力滯效應(yīng)和結(jié)構(gòu)敏感性問題，從結(jié)構(gòu)形式、加載方式等方面對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬和影響因素分析。
　　 3、根據(jù)車輛動(dòng)力學(xué)原

4、理，運(yùn)用Lagrange方程推導(dǎo)了并建立31個(gè)自由度的車輛整體動(dòng)力學(xué)空間模型;然后基于離散系統(tǒng)的Hamilton原理推導(dǎo)了U型梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力方程的有限元表達(dá)式。在借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)U型梁軌道交通系統(tǒng)的激勵(lì)源、輪軌接觸幾何關(guān)系和接觸力學(xué)進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo)和模擬;并通過輪軌接觸關(guān)系聯(lián)系起車輛和橋梁兩個(gè)子系統(tǒng)，構(gòu)成了車橋耦合振動(dòng)的空間模型。采用動(dòng)靜剛度結(jié)合的方法，編制了車橋耦合大系統(tǒng)的數(shù)值計(jì)算程序。
　　 4、從列車運(yùn)行速度、橋梁結(jié)

5、構(gòu)參數(shù)、機(jī)車結(jié)構(gòu)參數(shù)、軌道不平順、隨機(jī)振動(dòng)等各方面，以重慶軌道交通1號(hào)線單跨30m小U梁為研究對(duì)像，從時(shí)域的結(jié)構(gòu)敏感性和頻域的隨機(jī)振動(dòng)(PSD)分析兩方面入手，運(yùn)用所編計(jì)算程序?qū)型梁軌道交通系統(tǒng)車橋動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了全面的研究和比較分析。
　　 5、針對(duì)城市軌道交通U型梁的車橋動(dòng)力響應(yīng)帶來的環(huán)境振動(dòng)問題，以重慶軌道交通1號(hào)線U型梁工程為實(shí)例，研究了車橋耦合振動(dòng)在土體中引起振動(dòng)的傳播規(guī)律，以及該振動(dòng)對(duì)周邊建筑物的影響。在研究過程中，