溫度效應(yīng)對高速鐵路簡支梁走行安全性影響研究.pdf

1、高速、安全和舒適是高速鐵路運輸?shù)靡詫崿F(xiàn)的三大要素。而軌道的平順狀態(tài)直接影響平穩(wěn)舒適和行車速度，并且是影響列車走行安全性的重要因素。在一天的日照過程中，由于太陽輻射和環(huán)境因素的作用，使橋梁產(chǎn)生不均勻的溫度變化及變形，這種變形就會成為軌道平順性的一部分，最終影響列車的走行性安全行。
　　本文更深入、全面的考慮了橋梁在日照影響下全過程的溫度變化及其溫度效應(yīng)，計算了在可能的最危險溫度變形條件下的橋梁運動狀態(tài)及車輛運動狀態(tài)，并討論了以上條件

2、下對行車安全性的影響。最后以一個混凝土簡支箱梁和一個簡支鋼板梁橋為研究對象，進行計算分析并揭示混凝土橋和鋼橋在日照下溫度場的區(qū)別，以及日照因素對兩種橋型列車走行安全性的不同影響程度。
　　文章包括橋梁的熱分析以及車橋耦合動力分析。在熱分析前，應(yīng)先確定其邊界條件，根據(jù)太陽物理學(xué)及相關(guān)經(jīng)驗公式，用Matlab計算日照全過程不同時刻、不同結(jié)構(gòu)表面溫度的邊界條件。橋梁熱分析通過通用有限元軟件ANSYS的熱-應(yīng)力耦合技術(shù)進行建模、計算和分析

3、。車橋耦合動力分析需要迭代進行求解，本文采用全過程迭代法。該方法對車輛、橋梁子系統(tǒng)，只要采用無條件收斂的積分格式，即可保證各計算步驟的收斂。
　　鋼橋以10×40m鋼板簡支梁橋為算例，混凝土橋以10×32m箱型簡支梁橋為算例。計算橋梁在日照全過程不同時刻的溫度場，及一些具有代表性位置節(jié)點的全過程時程溫度曲線。以不同時刻溫度場作為荷載，計算橋梁變形，提取軌道處橋面節(jié)點位移進行對比，找出可能的最不利時刻。以最不利時刻的橋面變形作為車橋

4、耦合計算的外部激勵，迭代求解橋梁運動狀態(tài)和車輛運動狀態(tài)。確定全過程中最不利的時刻，及此時的橋梁運動狀態(tài)和車輛運動狀態(tài)。對比無溫度變形與最不利時刻溫度變形下橋梁走行安全性。
　　本文對兩種橋型進行了邊界條件分析計算、溫度場及溫度效應(yīng)分析計算和車橋耦合動力分析計算，并采用了一定的假設(shè)，在滿足精確度的要求下簡化計算模型，有效減少計算量并縮短計算時間。通過計算結(jié)果的對比，可以發(fā)現(xiàn)鋼橋受太陽直射面及其附近的溫度明顯高于其他部位，而混凝土橋的