風與列車荷載作用下鋼桁梁斜拉橋豎向振動及疲勞研究.pdf

1、由于目前我國鐵路上還沒有通車運營的鐵路專用鋼桁梁斜拉橋，對于風與列車荷載作用下鐵路專用鋼桁梁斜拉橋豎向振動及疲勞研究較少。在國家自然科學(xué)基金項目“強風環(huán)境下高速鐵路車-橋系統(tǒng)氣動特性和抗傾覆性能風洞試驗研究(51178471)”的資助下，本文以南廣鐵路新建郁江鋼桁梁斜拉橋為工程背景，研究了風與列車荷載作用下鋼桁梁斜拉橋的豎向振動和斜拉索、關(guān)鍵桿件疲勞損傷和疲勞壽命，主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)抖振時域分析。采用Deodatis諧

2、波合成法模擬空間相關(guān)的脈動風速場，然后計算靜風力、抖振力，根據(jù)自激力與節(jié)點位移的關(guān)系得到氣動剛度矩陣和氣動阻尼矩陣，通過Matrix27矩陣單元考慮自激力，利用ANSYS瞬態(tài)分析模塊進行抖振時域分析。
　　(2)車橋豎向耦合振動分析。采用德國低干擾功率譜模擬軌道的豎向不平順，根據(jù)達朗貝爾原理推導(dǎo)了6個自由度的（車體沉浮、點頭，前、后轉(zhuǎn)向架的沉浮、點頭）具有二系懸掛車輛模型的運動方程。采取較易實現(xiàn)的方法分析車橋豎向耦合振動:將車輛及

3、橋梁在MATLAB及ANSYS分別求解，通過多次迭代來滿足車輛、橋梁間的幾何、力學(xué)耦合關(guān)系。
　　(3)風荷載作用下車橋豎向耦合振動分析。車輛風荷載只考慮靜風力和抖振力，推導(dǎo)了風作用在列車上時車輛模型的運動方程。橫風作用下車橋豎向耦合分析方法同前面一樣，研究了列車運行在橋梁的迎風側(cè)時橋梁的豎向振動。
　　(4)風與列車共同作用下構(gòu)件的疲勞分析。根據(jù)前面的分析結(jié)果得到斜拉索錨固處考慮局部彎曲應(yīng)力的應(yīng)力時程和關(guān)鍵受力桿件的應(yīng)力時