高速列車-橋-橋上建筑動態(tài)耦合系統(tǒng)動力分析.pdf

1、隨著全球低碳經(jīng)濟的到來，修建高速鐵路能夠減少土地使用面積、環(huán)境污染，促進沿線地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展并能夠加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整等得到了更廣層面的共識，因此也帶來了建設(shè)高速鐵路的熱潮，高架車站正是現(xiàn)代高速鐵路不斷發(fā)展的一種橋梁和房建相結(jié)合的新型結(jié)構(gòu)體系，它以施工周期快捷，節(jié)約用地，具有良好的線路適應(yīng)性等優(yōu)點得到越來越多的廣泛應(yīng)用，尤其是高架站中的“橋建合一”型更以結(jié)構(gòu)緊湊、整體性強的特點在中小型客運站中具有更強的競爭力。但是列車速度的提高，交通密度的

2、增加，以及荷載的不斷加重，高速列車、橋以及橋上建筑的耦合振動作用越來越成為一個關(guān)乎結(jié)構(gòu)正常使用、列車安全運行的重要因素，一方面，高速運行的列車、軌道的不平順對所通過的橋建合一結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動力沖擊作用，直接影響橋以及橋上建筑的使用壽命和工作狀態(tài)；另一方面，橋建合一結(jié)構(gòu)的振動又對列車上的旅客以及候車廳的乘客的舒適性，列車的安全性、平穩(wěn)性產(chǎn)生影響，然而，目前并沒有針對“橋建合一式”結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)范，也沒有統(tǒng)一的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)保局更沒有規(guī)定該類建筑的環(huán)

3、境振動標(biāo)準(zhǔn)。因此，針對這種現(xiàn)狀對高速列車-橋-橋上建筑整體系統(tǒng)進行動力分析，研究高速列車、橋、橋上建筑之間的相互作用，評估列車運行的平穩(wěn)性和乘客的舒適性是合理進行高速鐵路工程設(shè)計和施工的實際需要，對于鐵路事業(yè)的發(fā)展具有十分重要的理論意義和工程價值，本文研究的內(nèi)容主要包括：
　　根據(jù)高速列車-橋-橋上建筑相互耦合的作用機理，以及列車和橋建合一結(jié)構(gòu)系統(tǒng)之間位移和力的協(xié)調(diào)關(guān)系，考慮列車脫軌現(xiàn)象，構(gòu)建高速列車-橋-橋上建筑整個大系統(tǒng)的振動

4、模型和振動方程。采用基于頻域功率譜的傅立葉逆變換模擬方法，利用matlab編程研究并得到列車速度分別取200km/h、250km/h、300km/h的軌道不平順時間序列圖，研究我國60kg/m鋼軌跨區(qū)間無縫線路軌道譜擬合曲線參數(shù)，對比分析了行車速度的不同對軌道不平順的激振頻率和波長的影響。根據(jù)構(gòu)建的高速列車-橋-橋上建筑整個大系統(tǒng)的振動模型和振動方程研究了列車速度不同，結(jié)構(gòu)跨度不同，以及軌道不平順等多種工況下對橋以及橋上建筑的瞬態(tài)垂向位

5、移、垂向加速度以及橫向加速度的影響；研究了瞬態(tài)最大垂向位移、垂向加速度以及橫向加速度與發(fā)生時間之間的關(guān)系，并進一步研究橋建合一整體結(jié)構(gòu)中乘坐列車的旅客的舒適度和橋上建筑候車廳旅客的舒適度，從振動的心理角度提出了目前我國《城市區(qū)域環(huán)境振動標(biāo)準(zhǔn)》中還未對橋建合一這樣的特殊結(jié)構(gòu)的加速度閾值的建議。
　　研究結(jié)果表明，跨度的增加對橋上建筑的垂向位移影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于橋梁的影響，因此增大跨度，考慮橋上建筑的減振是非常關(guān)鍵的，軌道梁的敏感頻率集中在