侧向过岔时列车-道岔-连续刚构桥空间振动分析

针对桥上无缝道岔,运用有限单元法,建立了钢轨-岔枕-桥梁弹簧-阻尼空间振动模型.运用弹性系统动力学总势能不变值原理及形成矩阵的"对号入座"法则建立了列车-道岔-桥梁空间振动方程组.以温福客运专线田螺大桥为例,拟定桥上铺设了由两组38号道岔组成的单渡线.计算了"中华之星"电动车组,按一动四拖的编组方式,以140 km/h的速度侧向通过时,列车-道岔-桥梁空间振动的动力响应.分析了侧向过岔时,列车运行速度、轨下横向刚度、枕下横向均布刚度、桥墩高度对列车-道岔-桥梁系统振动的影响.结果表明:桥梁导致钢轨和岔枕的位移增幅较大,车体振动加速度有所增加,道岔振动加速度、轮轨力变化很小;系统横向振动响应随列车速度增大、轨下横向刚度减小、枕下横向均布刚度减小、桥墩高度增大而增加.     

重载铁路桥墩基础冲刷对车-轨-桥系统动力响应影响

为分析基础冲刷对车-轨-桥系统动力响应的影响规律，基于货物列车-轨道-桥梁系统（简称“FTTB系统”）空间振动计算模型，采用等效刚度模拟基础冲刷，建立基础冲刷条件下的FTTB系统空间振动计算模型；根据《铁路桥涵地基和基础设计规范》中的m法，计算不同冲刷深度下的等效刚度并编制计算软件；将等效刚度输入模型，计算并分析不同车速下基础冲刷对FTTB系统动力响应影响。研究结果表明：冲刷对基础横向等效刚度的影响大于竖向刚度；车速≥70 km/h 且冲刷外露至桩基时轮重减载幅度增大，建议适当减速；桩基外露2 m时对梁体跨中横向振幅及墩顶横向振幅影响显著，建议对桥墩基础进行加固。上述结论可为重载铁路桥墩基础的养护维修提供参考。     

高速铁路桥墩横向刚度的初步研究

本文应用车桥耦合振动理论,对高速铁路桥墩的横向刚度进行了初步研究,通过计算和比较不同横向刚度的桥墩时车辆和桥梁的振动响应,指出了为确保高速列车运行的和平稳,桥墩必须有足够的横向刚度。     

板式支座对桥梁动力响应的影响研究

本文通过对板式支座的刚度特性，固定方式，以及桥墩刚度，质量等结构参数对桥梁动力响应影响分析比较，研究并总结了板支座对列车荷载作用下桥梁动力响应的作用机理，影响方式，特点和规律。     

支座位移对桥上高速列车运行安全的影响

本文研究桥梁支座位移对桥上高速列车运行安全的影响，首先建立了车桥系统空间振动分析模型，推导了系统动力平衡方程组，编制了相应的计算机软件，在计算机上模拟列车过桥的全过程，以支座位移引起的桥梁与线路的水平折角为激励，计算了桥梁的横向加速度以及车辆的脱轨系数，轮重减少率等动力响应，根据支座不同位移量对桥上列车动力响应的影响，得到了确保列车运行安全条件下高速铁路桥梁支座横向位移限制值。     

考虑河流冲刷作用的车桥耦合系统动力分析

桥墩周围受到河流冲刷后,基础埋深减小,使得基础刚度降低,从而影响桥梁的服役状态。为研究河流冲刷对车桥响应的影响,计算了群桩承台基础的冲刷深度,并利用m法在承台底施加弹簧约束模拟群桩基础等效刚度,进而基于全过程迭代求解车桥耦合动力方程。作为算例,对比了某跨江特大桥桥墩冲刷前后的车桥动力响应与列车运行安全性。对比分析表明:铁路桥梁桥墩位于水流或潮水中时应采用考虑河流冲刷作用的有限元模型进行车桥动力仿真分析。受到河流冲刷之后,全部桥墩承台底面均高于冲刷线,各墩基础等效刚度在冲刷之后都减小,其中水平方向的平移刚度与竖向的抗扭刚度减小最显著;车辆动力响应普遍增大,车体横向加速度变化最显著,部分工况车辆轮重减载率超出规范容许限值,受冲刷之后简支梁跨中横向位移与横向加速度明显增大,影响行车安全。     

铁路桥梁在高速列车作用下的动力响应分析

通过理论计算与现场试验研究高速列车与桥梁的动力相互作用。建立了车桥系统分析模型:列车模型每节车考虑27个自由度;桥梁模型采用模态综合法,系统激励为实测轨道不平顺。模拟中华之星列车高速通过秦沈客运专线24m双线预应力混凝土简支箱梁桥的全过程,计算了桥梁在高速列车作用下的动挠度、振幅、梁体加速度、桥墩振幅以及车辆的脱轨系数、轮重减载率、横向轮轨力等动力响应,并与现场实测结果进行了对比。     

大跨度混凝土桥梁的刚度研究

将列车和桥梁作为一个联合动力体系，以一座跨径布置为８０＋２＊１６０＋８０ｍ的连续梁桥为研究对象，采用调整 振频率来改变桥梁的横向和竖向刚度，对高速列车过桥时的空间振动响应进行了计算。     

曲线箱梁桥列车-桥梁时变系统空间振动随机分析

在列车-桥梁时变系统横向振动能量随机分析理论的基础上，采用26个自由度的列车空间振动模型，以空间曲梁单元模拟桥梁结构，建立了曲线箱梁桥列车-桥梁时变系统空间振动分析模型，分别以构架人工蛇行波及前苏联规律性的竖向不平顺函数为横向及竖向激振源，计算了列车以不同车速通过洛湛铁路曲线箱梁桥的空间振动响应，所得结果可供设计参考。     

基于模态叠加法和直接刚度法的列车-轨道-桥梁耦合系统高效动力分析混合算法

为提高列车-轨道-桥梁耦合系统（Train-Track-Bridge Coupled System,TTBS）动力分析的计算效率,该文基于作者之前提出的TTBS动力分析混合模型,结合模态叠加法和直接刚度法,提出了一种改进的混合方法（Improved Hybrid Method,IHM）。该方法中,列车动力方程通过多刚体动力学方法建立;轨道结构动力方程通过直接刚度法建立以准确求解其高频局部振动响应,桥梁结构动力方程通过模态叠加法建立以降低其自由度数目。列车和轨道结构通过轮轨线性Hertzian接触关系耦合为列车-轨道耦合时变子系统,轨道与桥梁间通过轨-桥相互作用力的平衡迭代实现耦合。首先以朔黄重载铁路32 m简支梁桥现场试验数据验证了该文方法的正确性。然后,以CRH2型高速动车组通过万宁系杆拱桥为例,探究了桥梁振型数量对动力响应指标计算精度的影响规律,最后,对比三种不同的列车-轨道-桥梁耦合系统动力分析方法的计算结果及耗时,结果表明:同样的计算精度下,该文方法具有更高的计算效率。     

铁路大跨连续刚构桥动力性能研究

使用桥梁动力分析程序BDAP,对遂渝铁路主跨128m的薛家坝涪江特大桥进行车桥耦合动力仿真分析,得到桥梁及列车的动力响应。为检验桥跨结构的实际动力性能,进行全桥动力试验,测试其自振特性以及列车以不同速度通过桥跨时桥跨结构的动力响应。将试验结果与车桥耦合振动分析结果进行了比较,二者基本相符。结果表明,该桥具有良好的竖向刚度、横向刚度和结构强度,列车在桥上运行时对桥跨结构有一定的冲击作用,而列车行车具有良好的安全性与舒适度。     

现代有轨电车小半径曲线桥桥墩横向刚度研究

现代有轨电车小半径曲线桥梁桥墩横向刚度对线路的平顺性有重要影响。基于有限元法,建立曲线桥梁-无缝线路空间耦合作用计算模型,以某35 m+40 m+40 m+35 m曲线钢-混组合桥为例,分析了多种因素对轨向不平顺的影响。结果表明：曲线桥上无缝线路会因纵、横向梁轨耦合作用引起中长波的轨向不平顺;轨向不平顺幅值与桥墩纵向刚度、轨温变化幅度、扣件纵向阻力极限荷载正相关,与桥墩横向刚度、曲线半径、扣件纵向阻力弹塑性临界位移负相关,其中曲线半径影响最为显著;曲线半径从150 m增加至600 m,中点弦测法、矢距差法所确定的轨向不平顺幅值降幅均超过60%;确定了有轨电车常用跨度连续梁桥在不同曲线半径条件下对应的桥墩横向刚度限值,其中钢-混组合桥对应桥墩横向刚度限值是同等条件钢筋混凝土桥的1.2倍～2.0倍。建议曲线桥上无缝线路设计中优化锁定轨温,或采用小阻力扣件,可有效降低因梁轨相互作用引起的轨向不平顺幅值和桥墩横向刚度限值。     

高速铁路列车制动力对简支梁桥地震碰撞效应影响研究

以高速铁路三跨简支梁桥为例,采用ANSYS软件,建立了碰撞有限元模型,模型中考虑了地基变形和支座非线性的影响,并用Kelvin模型来模拟邻梁碰撞;根据规范和已有试验结果建立了高铁桥梁列车制动力模型,进行了高速列车制动力与EL-Centro地震波作用下的碰撞效应分析,探讨了列车制动力对简支梁桥地震碰撞效应的影响。研究表明:列车制动力可增大桥墩的墩底剪力,增大邻梁或梁台间距,增大邻梁最大碰撞力和碰撞次数,加剧固定支座的破坏;影响程度与列车制动力和地震力的方向、桥墩刚度有关。因此在高铁简支梁桥抗震设计时,有必要考虑将列车制动力与地震力进行组合,开展碰撞效应分析。     

洪水冲刷对重载铁路桥梁动力性能影响及加固技术

洪水冲刷可导致桥墩基础周围土体受到破坏,轻则降低基础承载能力和动力性能,重则导致桥梁垮塌事故发生,洪水冲桥墩问题直接影响铁路运营安全,冲刷是引起桥梁墩台失稳破坏的主要因素之一。以某重载铁路为工程背景,针对洪水冲刷作用下的浅埋式桩基础桥梁,开展冲刷对桥梁的动力性能影响规律和加固技术研究。结果表明:洪水冲刷引起桩基础出现不同程度外露,进而导致桥墩及主梁动力响应增大,随冲刷深度增加,桥墩墩顶横向振幅和桥跨跨中横向振幅等参数逐渐增大,而桥墩自振频率逐渐降低;桥墩振动增大直接导致主梁振动加剧,墩顶横向振幅及梁跨跨中横向振幅等多项动力性能参数与基础冲刷深度和列车速度均成正比;针对冲刷病害,提出了基于提高基础稳定性和整体加固目标的"增补桩基法+增大基础法"并完成实际工程应用,在加固前后进行动力性能试验,加固后桥墩及主梁横向振动明显降低,加固效果显著。     

基于动力刚度法的体外预应力梁自振频率分析

用预应力梁-杆组合结构模拟体外预应力梁,以体外预应力简支梁为例,建立了预应力梁杆单元动力刚度矩阵。采用动力刚度法,进一步推导出预应力梁-杆组合结构的整体动力刚度矩阵,利用Williams-Wittrick算法求解频率。本文以理论推导为基础,引入了动力刚度法。最后通过算例,讨论了各种因素对梁横向的振动特性的影响,并与试验值比较。计算结果表明:动力刚度法能够精确有效的求解体外预应力混凝土梁的横向振动问题。     

船舶撞击作用下车桥系统动力响应及高速列车运行安全分析

将船舶撞击力时程作为系统的外部激励,建立了撞击荷载作用下的车桥系统动力分析模型。以一座 (32+48+32) m双线预应力混凝土连续梁桥和国产CRH2高速列车为例,模拟船舶撞击力作用于桥墩时列车过桥的全过程,分析了桥梁和车辆的动力响应。结果表明：船舶撞击作用大幅度增大了桥梁的横向位移和加速度响应,显著影响了桥上高速列车的运行安全。探讨了船舶撞击荷载作用下的桥上高速列车走行安全评价方法,综合分析了列车速度和荷载撞击强度对列车运行安全的影响,在此基础上给出了列车速度－撞击力强度安全阈值曲线。     

大跨度装配式I型梁桥横向车振研究

本文对列车一大跨度装配式Ｉ型梁桥横向车振建模方法进行详细研究，将列车一桥梁视为耦合的整体系统，由能量理论建立车桥系统横向振动方程，算出列车通过大跨度装配式Ｉ型梁桥时的桥梁横向振动响应，车辆脱轨系数及舒适度指标，计算结果可为工程设计服务。     

高速铁路铰接式列车车桥系统动力响应分析

根据铰接式车辆结构和悬挂形式的特点,建立了铰接车辆单元模型,以现有通用软件为基础直接生成桥梁模型的质量、刚度矩阵,并以实测轨道不平顺为系统激励,求解车桥耦合动力相互作用问题;以欧洲布鲁塞尔-巴黎高速铁路线上的Thalys铰接式列车通过Antoing桥为例,分析了桥梁的动挠度、竖向和横向加速度等动力响应及运行车辆的振动加速度响应,并对铰接式列车的振动特性进行了初步的探讨;最后通过现场试验对分析模型和计算结果进行了验证。     

大跨度高墩连续梁车桥动力响应分析

本文建立了梁，墩，基础空间耦联计算模型，用计算机模拟了列车通过八渡南盘江特大桥的全过程，分析了该桥的横向振动特性和横向刚度。     

琼洲海峡跨海斜拉桥方案车桥系统耦合振动仿真分析

摘要：针对琼洲海峡跨海超大跨度斜拉桥方案,建立整车-整桥系统耦合振动分析的精细化数值仿真模型。采用空间杆系和板壳混合单元有限元方法,建立斜拉桥的动力分析模型,并计算其空间自振特性。利用多体系统动力学软件SIMPACK建立三维空间车辆精细化模型,充分考虑了各种非线性因素的影响。最后,采用基于多体系统动力学与有限元结合的联合仿真技术,计算列车以不同车速单线行车和双向对开通过该大跨度斜拉桥的空间耦合振动响应,检算该桥是否具有足够的横向、竖向刚度及良好的运营平稳性。计算结果表明：车辆运行安全性可以得到保障,舒适性指标为“优良”;桥梁的具有足够的刚度,振动状态良好。所得结果可供设计参考。