高墩大跨橋梁車-橋耦合振動研究.pdf

1、高墩大跨橋梁車-橋系統(tǒng)耦合振動主要體現(xiàn)在兩個方面:一是高墩大跨鐵路橋梁在高速、重載列車作用下的動力響應(yīng)問題,二是橋上列車運行的安全性與平穩(wěn)性問題。
　　本文以縱目溝特大橋為工程背景進(jìn)行高墩大跨橋梁車-橋耦合振動分析研究。該橋主跨結(jié)構(gòu)形式為(78+2×136+78) m預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu),4＃、6＃墩采用雙薄壁墩,墩高均為48m;5＃墩采用新型柱板式空心高墩,墩高為105m。在搜集、整理高墩大跨橋梁車-橋耦合振動研究的相關(guān)資

2、料和文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,建立了31個自由度的四軸車輛動力分析模型,利用達(dá)朗貝爾原理推導(dǎo)了車輛的動力學(xué)方程。借助ANSYS軟件建立了縱目溝特大橋的三維空間有限元分析模型,采用模態(tài)綜合法對其動力特性(頻率和振型)進(jìn)行分析計算,并結(jié)合相應(yīng)規(guī)范對其自振頻率計算結(jié)果進(jìn)行評估。結(jié)合國內(nèi)外車輛系統(tǒng)、橋梁結(jié)構(gòu)相關(guān)規(guī)范以及試驗研究成果,建立了車-橋耦合系統(tǒng)動力響應(yīng)分析評價體系。通過ANSYS-UM.EXE程序?qū)NSYS建立的三維橋梁模型導(dǎo)入UM(Univer

3、sal Mechanism)軟件,并與UM軟件建立的車輛模型進(jìn)行恰當(dāng)連接,以軌道不平順和輪對蛇形波作為車-橋耦合振動系統(tǒng)的激勵源,建立了縱目溝特大橋車-橋耦合振動仿真分析整體模型,通過聯(lián)合仿真技術(shù)實現(xiàn)了高墩大跨橋梁車-橋耦合振動研究。對不同車輛(機車、客車以及貨車)的運行穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,求解了非線性臨界速度;分析了單個機車、編組客車以及編組貨車(重載)在設(shè)計時速下通過橋梁時,橋梁結(jié)構(gòu)以及車輛系統(tǒng)的動力響應(yīng);并在此基礎(chǔ)上探討了橋梁結(jié)構(gòu)剛

4、度、行車速度、軌道不平順以及貨車編組情況等因素對高墩大跨橋梁車-橋耦合系統(tǒng)振動的影響。
　　由本文研究成果可以得出:縱目溝特大橋的前10階振型以橫橋向貢獻(xiàn)為主,說明橋梁橫向剛度相對較小;客車以及重載貨車以設(shè)計時速過橋時,車輛系統(tǒng)和橋梁結(jié)構(gòu)的各項動力響應(yīng)指標(biāo)均在規(guī)范限值以內(nèi);橋梁橫向剛度(主梁橫向剛度以及橋墩橫向剛度)的減小對車-橋耦合系統(tǒng)的橫向振動影響比較明顯,對其豎向振動影響較小;主梁豎向剛度的改變對車-橋耦合系統(tǒng)的豎向振動影響