橫風(fēng)作用下車(chē)-橋系統(tǒng)氣動(dòng)性能及動(dòng)力響應(yīng)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著我國(guó)高速鐵路的不斷發(fā)展，部分斜拉橋憑借其柔美的美學(xué)效果、可靈活設(shè)置的跨徑、簡(jiǎn)便的施工及良好的經(jīng)濟(jì)性能等特點(diǎn)，目前在我國(guó)已經(jīng)成為鐵路建設(shè)的主流，但由于我國(guó)部分斜拉橋的起步較晚，其抗風(fēng)性能及動(dòng)力特性的研究較少。本文以某部分斜拉橋?yàn)楸尘?，采用三維數(shù)值模擬的方法對(duì)橫風(fēng)作用下車(chē)-橋系統(tǒng)的氣動(dòng)性能進(jìn)行研究，并對(duì)該斜拉橋的靜風(fēng)響應(yīng)以及風(fēng)和列車(chē)共同作用下橋梁動(dòng)力特性進(jìn)行分析。主要工作和結(jié)論如下:
　　1.建立某部分斜拉橋的三維模型，采

2、用數(shù)值模擬的方法，得到橋梁在不同風(fēng)場(chǎng)作用下的三分力系數(shù)，分析了風(fēng)攻角、風(fēng)速及橋墩對(duì)橋梁三分力系數(shù)的影響，并采用有限元軟件Midas Civil對(duì)橋梁進(jìn)行靜風(fēng)響應(yīng)分析。結(jié)果表明，在0°攻角下，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到80m/s時(shí)，該斜拉橋未發(fā)生靜風(fēng)失穩(wěn)，安全性可以得到保障。
　　2.當(dāng)列車(chē)在橋梁上運(yùn)行時(shí)會(huì)帶動(dòng)周?chē)諝膺\(yùn)動(dòng)，形成“列車(chē)風(fēng)”，對(duì)橋梁周?chē)牧鲌?chǎng)特性產(chǎn)生巨大的影響，選取某型列車(chē)簡(jiǎn)化模型，采用三車(chē)編組，采用滑移網(wǎng)格技術(shù)模擬列車(chē)在斜拉橋運(yùn)行，

3、對(duì)橫風(fēng)作用下列車(chē)通過(guò)橋梁時(shí)車(chē)-橋系統(tǒng)氣動(dòng)性能進(jìn)行分析。結(jié)果表明，橋梁和列車(chē)氣動(dòng)力及氣動(dòng)力矩隨著車(chē)速和風(fēng)速變化顯著。
　　3.基于高速列車(chē)多體動(dòng)力學(xué)基本理論，通過(guò)Simpack軟件建立列車(chē)的仿真模型，將橫風(fēng)作用下高速列車(chē)通過(guò)橋梁時(shí)的氣動(dòng)力及氣動(dòng)力矩施加到多體動(dòng)力學(xué)模型中，得到其輪軌作用力。通過(guò)Midas Civil斜拉橋模型，分析橋梁在風(fēng)和列車(chē)共同作用下動(dòng)力響應(yīng)。結(jié)果表明，列車(chē)在該斜拉橋上運(yùn)行時(shí)對(duì)橋梁的橫向位移和橫向加速度有較大影響