橋梁墩臺不均勻沉降情況下的車—線—橋垂向系統(tǒng)耦合振動分析.pdf

1、為了與我國經(jīng)濟的快速發(fā)展相協(xié)調(diào)，鐵路在近十年的時間內(nèi)進(jìn)行了六次大提速。列車速度的不斷提高，使鐵路運輸能力大幅度增加。同時，也使研究車橋的動力相互作用問題顯得尤為重要。在橋梁墩臺出現(xiàn)不均勻沉降的情況下，軌道會出現(xiàn)“折角形”不平順，這種特殊的軌道不平順的存在，勢必對列車的運行安全性和旅客的乘坐舒適性產(chǎn)生更加不利的影響，為了有效的對車輛、線路、橋梁的運行狀態(tài)進(jìn)行評估，需要準(zhǔn)確地建立車一線-橋耦合振動模型。當(dāng)前各國學(xué)者根據(jù)自己研究問題的側(cè)重點，

2、分別建立了不同的車一線一橋耦合振動模型，取得了較好的效果，得出了許多有用的結(jié)論。本文根據(jù)D Alembert原理，建立了兩系懸掛的車輛垂向模型和一系中央懸掛的車輛垂向模型，并根據(jù)解決工程問題的實際需要，通過對車輛進(jìn)行了某些假定。采用模態(tài)法建立了軌道振動方程，模態(tài)法可通過指定截取的模態(tài)階數(shù)，保證了解的收斂性，從而相對地提高了運算效率。在分析過程中，橋梁結(jié)構(gòu)采用了有限元法來建立動力分析模型。在車輛、線路、橋梁的運動方程確立后，以輪軌接觸處為

3、分界點，建立了車一線一橋垂向耦合振動模型，并用FORTRAN語言編制了計算機程序。本程序采用Newmark-β法進(jìn)行迭代計算求解，可以對橋梁的動力性能，如撓度、加速度進(jìn)行計算，也可以對車輛的振動加速度、輪軌力、輪重減載率進(jìn)行計算，從而對列車和橋梁的動力性能進(jìn)行評估。 本文為了分析由于橋墩下沉形成的軌道不平順對車橋垂向系統(tǒng)的影響，建立了6跨32米簡支梁模型。首先分析了車輛過橋時在普通高低軌道不平順下的動力響應(yīng)；然后分析了不考慮線路

4、不平順條件下不同的橋墩沉降量和不同車速的情況下列車和橋梁的動力響應(yīng)；最后分析了在普通軌道不平順和由于橋墩下沉形成的附加軌道不平順兩種情況疊加條件下，車輛過橋時列車和橋梁的動力響應(yīng)。結(jié)果表明，對于客貨共線的32米簡支T梁而言，當(dāng)中華之星客車速度達(dá)到220km/h，橋墩沉降量為30 mm時，車輛輪重減載率為0.595，已接近規(guī)范限值0.6，表明列車在橋上運行已偏于危險：而貨車的各項動力指標(biāo)均處于安全范圍之內(nèi)。從而說明橋墩的沉降量主要受客車控