鐵路車橋系統(tǒng)耦合振動及其對周邊建筑的環(huán)境振動.pdf

1、隨著科技與社會的發(fā)展,鐵路與城市軌道交通工程得到迅猛發(fā)展,行車速度的不斷提高,使得車輛與橋梁系統(tǒng)耦合振動的動力相互作用問題日益突出,對行車安全及周圍環(huán)境的影響也越來越大,也越來越引起人們的重視.同時,也促進了該領(lǐng)域研究工作的發(fā)展,使得研究的范圍和深度得到進一步的拓廣. 本文在全面總結(jié)已有研究成果的基礎(chǔ)上,建立了輕軌鐵路車橋系統(tǒng)耦合振動及對周邊建筑環(huán)境振動影響的分析模型,揭示車橋系統(tǒng)耦合振動的激勵機理、振動效應(yīng)及對周邊建筑的環(huán)境振

2、動影響等.主要研究工作和取得的創(chuàng)新成果有以下幾方面: (1)提出了簡化的車橋系統(tǒng)耦合振動激勵模型.通過對車橋系統(tǒng)耦合振動的激勵機理進行深入研究,得出車輛蛇行和軌道不平順是主要的內(nèi)部激勵,列車以一定速度過橋的重力加載和曲線橋上的離心力以及地震、風(fēng)荷載是主要的外部激勵,對剛度較大的混凝土橋梁,風(fēng)荷載可以忽略. (2)建立了車橋系統(tǒng)耦合振動的分析模型.對車輛和橋梁系統(tǒng)進行了一系列簡化,建立了27個自由度的車輛分析模型,橋梁模型

3、采用空間梁單元進行模擬,通過車輛與橋梁的變形協(xié)調(diào)關(guān)系,推導(dǎo)出了車橋系統(tǒng)耦合振動的動力平衡方程,采用逐步積分法直接求解.編制了Matlab計算程序,得出軌道不平順對橋梁橫向、扭轉(zhuǎn)位移及橫向加速度影響較大,而對豎向影響不大. (3)研究了土-結(jié)構(gòu)相互作用(SSI)對車橋系統(tǒng)耦合振動的影響.以彈簧和阻尼器模擬土介質(zhì)的動力性質(zhì),而群樁基礎(chǔ)則等效簡化為彈性地基梁,將其計入車橋系統(tǒng).得出軟弱地基對橋梁的動力特性以及橋梁位移和加速度的影響都較

4、大.分析車橋耦合振動不考慮土一結(jié)構(gòu)相互作用所得的結(jié)果偏小,是不安全的. (4)研究了地震對車橋系統(tǒng)耦合振動的影響.假定橋梁所處地質(zhì)一致,并忽略地震波傳播的行波效應(yīng),建立地震作用的車橋系統(tǒng)耦合振動平衡方程.結(jié)果表明車輛過橋和地震作用下的橋梁位移存在一定耦合趨勢,不能簡單的疊加.地震對橋梁的橫向位移影響較大,豎向位移影響較小,可以忽略. (5)研究了車橋系統(tǒng)耦合振動對周邊建筑的環(huán)境振動影響.將列車和梁簡化為集中質(zhì)量,置于墩臺