“公軌合一”型高架橋汽車-列車行車相互影響研究.pdf

1、“公軌合一”型城市高架橋?qū)④壍澜煌ǖ厣暇€路和公路高架橋合二為一，具有充分利用土地、節(jié)約建設(shè)資源、外型美觀等優(yōu)點(diǎn)。隨著各大城市的發(fā)展，此類新型橋梁也將越來越受歡迎。此類橋梁與一般的“公鐵兩用”橋梁不同，“公軌合一”橋梁上部公路梁遠(yuǎn)寬于下部軌道梁，橋梁呈倒梯形，公路梁可能在汽車荷載作用下扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯，引起較大的振動，對下部軌道梁上地鐵列車的運(yùn)行舒適性、安全性造成影響；其次，公路梁上汽車也可能會受到下部地鐵列車的影響，導(dǎo)致汽車的行車舒適性變差

2、；第三，此類橋梁位于城市市區(qū)，橋梁受汽車荷載和列車的作用會誘發(fā)結(jié)構(gòu)噪聲問題。以上三大不利因素可能會成為此類橋梁在城市中推廣的一種阻礙，本文著重研究地鐵列車和汽車的相互影響問題，分析列車的和汽車的行車舒適性問題。橋梁振動引發(fā)的結(jié)構(gòu)噪聲問題需要以橋梁的振動響應(yīng)為基礎(chǔ)進(jìn)行預(yù)測分析，由于時(shí)間精力有限，結(jié)構(gòu)噪聲部分的研究暫不分析。
　　針對上述問題，本文以某市在建的“公軌合一”型城市高架橋?yàn)檠芯繉ο?，建立橋梁有限元模型，采?自由度的汽車模

3、型和移動荷載列模型模擬公路梁汽車荷載，17自由度的列車模型模擬軌道梁列車荷載，列車輪軌關(guān)系考慮為赫茲非線性接觸。車橋系統(tǒng)中車輛方程和橋梁模型通過分離迭代的方式進(jìn)行求解，本文劃分了不同的計(jì)算工況，討論了：①上部公路梁汽車與下部軌道梁列車的相互影響問題；②汽車和列車的行車舒適性問題；③公路梁和軌道梁在不同不平順級別下橋梁的位移響應(yīng)問題。通過上述研究，得到如下結(jié)論：
　?。?）此類橋梁上部公路梁通過汽車荷載，下部軌道梁通過列車荷載，在一

4、般工況和最不利工況下，汽車與列車之間的相互影響程度均很小，可以忽略不計(jì)。因此，在進(jìn)行公路高架橋和軌道交通高架橋的共建設(shè)計(jì)時(shí)，可參考此類型橋梁的結(jié)構(gòu)布置，分別設(shè)計(jì)公路梁和軌道梁。
　?。?）對于公路梁上汽車而言，路面不平順是汽車過橋的主要激勵(lì)源，當(dāng)汽車按照設(shè)計(jì)車速70km/h（約20m/s）通過且路面平整度優(yōu)于B級路面時(shí)，行車舒適性較好；當(dāng)路面平整度處劣于C級路面時(shí)，乘客會產(chǎn)生不舒適感。對于軌道梁上列車而言，當(dāng)軌道不平順程度優(yōu)于美國

5、4級譜時(shí)，列車的行車舒適度較好；當(dāng)軌道不平順程度劣于美國3級譜時(shí)，列車車體會產(chǎn)生較大的振動，乘客舒適度不合格。
　　（3）公路梁橋面不平順考慮為無、A級、B級和C級四個(gè)等級，當(dāng)一側(cè)通過汽-20級車隊(duì)時(shí)，橋梁跨中位移最大值隨橋面不平順變差而增大。橋梁跨中位移響應(yīng)在路面不平順級別為無、A、B時(shí)相差很小；但當(dāng)路面為C級時(shí)，橋梁跨中位移變化趨勢增大，跨中位移最大值較無不平順時(shí)增大了24.2％。因此，維護(hù)路面平整度，對于降低橋梁響應(yīng)，延長使