考慮列車縱向作用的高架車站動(dòng)力分析.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)日益增長(zhǎng)的需求，鐵路建設(shè)得到了快速發(fā)展，其中車站的建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大，高架車站這種立體化的結(jié)構(gòu)形式也得到越來(lái)越多的采用，在交通的高效組織和城市建設(shè)中扮演重要的角色。與此同時(shí)，這種新型的車站結(jié)構(gòu)也會(huì)帶來(lái)一些新的問(wèn)題。列車通過(guò)高架車站以及在車站內(nèi)頻繁地制動(dòng)或起動(dòng)時(shí)，會(huì)引起列車和高架車站結(jié)構(gòu)之間的動(dòng)力相互作用，這種動(dòng)力作用對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性和乘客及站內(nèi)工作人員的舒適性產(chǎn)生影響。
　　本文在車橋耦合振動(dòng)理論的基礎(chǔ)上，研究了高速鐵路高

2、架車站結(jié)構(gòu)在車輛激勵(lì)下的振動(dòng)響應(yīng)這一振動(dòng)工程研究領(lǐng)域的前沿課題。通過(guò)建立列車—高架車站耦合系統(tǒng)三維動(dòng)力分析模型，實(shí)現(xiàn)列車高速通過(guò)車站和在車站內(nèi)制動(dòng)或起動(dòng)時(shí)的全過(guò)程動(dòng)力仿真分析，對(duì)列車荷載在高架車站內(nèi)傳遞規(guī)律進(jìn)行研究，并對(duì)高架車站結(jié)構(gòu)在列車荷載作用下的振動(dòng)安全性和使用舒適度以及列車高速通過(guò)車站結(jié)構(gòu)時(shí)的運(yùn)行安全性和平穩(wěn)性進(jìn)行振動(dòng)評(píng)價(jià)。主要的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)包括：
　?、艑?duì)高速鐵路及高架車站的發(fā)展進(jìn)行了綜述，總結(jié)了高架車站的結(jié)構(gòu)形式及特

3、點(diǎn)、振動(dòng)問(wèn)題及研究?jī)?nèi)容。重點(diǎn)對(duì)車橋耦合振動(dòng)、高架車站動(dòng)力分析和列車縱向動(dòng)力作用研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，指出目前高架車站振動(dòng)和列車縱向作用研究中的不足之處。
　　⑵在以前列車縱向分析的傳統(tǒng)單質(zhì)點(diǎn)分析模型和縱向多質(zhì)點(diǎn)模型基礎(chǔ)上，建立高速動(dòng)車組的縱向動(dòng)力分析模型?；诖烁咚賱?dòng)車組的縱向分析模型，通過(guò)我國(guó)CRH2型200 km/h動(dòng)車組按7級(jí)常用制動(dòng)在線路上制動(dòng)停車的算例，計(jì)算得到作用于軌面的列車制動(dòng)力時(shí)程。同時(shí)，研究了列車制動(dòng)時(shí)對(duì)橋梁的縱向

4、動(dòng)力作用，通過(guò)建立考慮梁軌縱向相互作用的車輛—軌道—橋梁系統(tǒng)縱向動(dòng)力分析模型，以典型國(guó)產(chǎn)高速列車制動(dòng)時(shí)通過(guò)鋪設(shè)無(wú)縫鋼軌的十跨高墩簡(jiǎn)支梁橋作為算例，求解高速列車制動(dòng)時(shí)車輛—軌道—橋梁系統(tǒng)的縱向動(dòng)力響應(yīng)。并與我國(guó)橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范中關(guān)于列車制動(dòng)附加力對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)靜力作用的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析。
　?、墙⒘丝紤]列車縱向作用的高速列車—高架車站系統(tǒng)動(dòng)力分析模型，其中車輛子系統(tǒng)以多剛體動(dòng)力學(xué)建立三維動(dòng)力分析模型，推導(dǎo)考慮縱向自由度的車輛運(yùn)動(dòng)方程。

5、車站結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)通過(guò)有限元建模，兩者通過(guò)縱向、垂向和橫向輪軌關(guān)系假定聯(lián)系起來(lái)，由此建立的系統(tǒng)方程通過(guò)全過(guò)程迭代法求解。其中車輛—結(jié)構(gòu)耦合關(guān)系是系統(tǒng)動(dòng)力分析的關(guān)鍵，主要介紹了輪軌垂向和縱向密貼假定，橫向的簡(jiǎn)化的Kaller線性蠕滑理論或蛇形波假定。而數(shù)值求解方法是研究的難點(diǎn)，主要介紹了全過(guò)程迭代法的計(jì)算流程及其與以往計(jì)算方法的區(qū)別和優(yōu)勢(shì)。
　?、葘?duì)列車在高架車站內(nèi)制動(dòng)進(jìn)站和起動(dòng)出站時(shí)車站結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位進(jìn)行動(dòng)力測(cè)試，分析列車的制動(dòng)和起動(dòng)