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文檔簡介
1、隨著國內(nèi)外交通事業(yè)的迅速發(fā)展,鐵路橋梁跨度不斷增大,列車速度不斷提高,橋梁的振動(dòng)問題日趨突出。與此同時(shí),隨著交通事務(wù)日益繁忙,汽車撞擊橋梁結(jié)構(gòu)的事故也越發(fā)頻繁。本文在國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃“973”項(xiàng)目“高速鐵路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能演變及服役安全基礎(chǔ)研究(2013CB036203)”、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“汽車撞擊引起的橋梁振動(dòng)對(duì)高速列車運(yùn)行安全的影響研究(51308035)”的資助下,針對(duì)汽車撞擊荷載引起的橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)以及由此引發(fā)的橋上高速
2、列車的運(yùn)行安全問題,展開了較深入的研究,主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)包括:
(1)對(duì)國內(nèi)外橋梁遭受汽車撞擊而引發(fā)重大事故的情況和相關(guān)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述,闡述了研究汽車撞擊荷載引起的橋梁振動(dòng)和列車運(yùn)行安全問題的必要性,總結(jié)了一般情況下車橋動(dòng)力相互作用問題的研究內(nèi)容及主要研究方法,說明了論文的選題意義和立項(xiàng)依據(jù)。
(2)結(jié)合國內(nèi)外鐵路、公路設(shè)計(jì)規(guī)范和相關(guān)研究成果,參考船舶、流冰等撞擊橋梁過程中撞擊荷載的既有研究,總結(jié)了汽車撞擊
3、荷載的設(shè)計(jì)方法(總體平均法、局部平均法、簡化荷載脈沖法、等效位移法)以及理論分析、數(shù)值模擬和試驗(yàn)結(jié)果。分析了汽車撞擊荷載的持時(shí)、最大幅值、作用位置等特點(diǎn),為確定列車-橋梁系統(tǒng)動(dòng)力分析模型中的汽車撞擊荷載取值方法提供了依據(jù)。
(3)建立了汽車撞擊荷載作用下的車橋耦合系統(tǒng)動(dòng)力分析模型,編制了相關(guān)的計(jì)算程序。車輛模型采用多剛體動(dòng)力學(xué)方法建立,橋梁模型采用振型疊加法建立,輪軌垂向作用力按照輪軌密貼假定定義,輪軌橫向作用力按照簡化的Ka
4、lker蠕滑理論定義,汽車撞擊力作用時(shí)程以節(jié)點(diǎn)動(dòng)荷載模擬。提出了一種適用于快速評(píng)估汽車撞擊作用下橋上列車行車安全評(píng)估的簡化模型,經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)簡化模型能大大提高計(jì)算效率且計(jì)算結(jié)果總體上偏于安全。
(4)利用車—軌—橋耦合動(dòng)力試驗(yàn)平臺(tái),通過模型試驗(yàn)定性研究了橫向撞擊力對(duì)橋梁及橋上車輛運(yùn)行安全的影響規(guī)律。通過觀察發(fā)現(xiàn)撞擊過程中橋墩底部動(dòng)應(yīng)變、墩頂動(dòng)位移、墩頂加速度,梁的橫向動(dòng)位移和加速度,以及車輛的三向車體加速度等動(dòng)力響應(yīng)大幅提高,影
5、響行車安全。
(5)選取現(xiàn)役鐵路線路上典型橋梁進(jìn)行試驗(yàn),鑒于實(shí)際撞擊的昂貴性和破壞性,采用力錘橫向敲擊力代替汽車橫向撞擊力,對(duì)橋梁及橋上車輛運(yùn)行安全的影響規(guī)律進(jìn)行初步探討。結(jié)果表明,橫向撞擊使橋梁的動(dòng)力響應(yīng)大幅度增加,并對(duì)車輛運(yùn)行安全有潛在隱患。根據(jù)試驗(yàn)響應(yīng)和輸入量進(jìn)行拉普拉斯變化求得墩梁的傳遞函數(shù),將汽車撞擊力時(shí)程在頻域內(nèi)與傳遞函數(shù)相乘后的結(jié)果進(jìn)行IFFT變化,假設(shè)撞擊過程中橋梁處于線形狀態(tài),求出的響應(yīng)在工程領(lǐng)域內(nèi)作為汽車撞
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