橫風作用下車-橋系統(tǒng)氣動性能及動力響應研究.pdf

1、近年來，隨著我國高速鐵路的不斷發(fā)展，部分斜拉橋憑借其柔美的美學效果、可靈活設置的跨徑、簡便的施工及良好的經(jīng)濟性能等特點，目前在我國已經(jīng)成為鐵路建設的主流，但由于我國部分斜拉橋的起步較晚，其抗風性能及動力特性的研究較少。本文以某部分斜拉橋為背景，采用三維數(shù)值模擬的方法對橫風作用下車-橋系統(tǒng)的氣動性能進行研究，并對該斜拉橋的靜風響應以及風和列車共同作用下橋梁動力特性進行分析。主要工作和結(jié)論如下:
　　1.建立某部分斜拉橋的三維模型，采

2、用數(shù)值模擬的方法，得到橋梁在不同風場作用下的三分力系數(shù)，分析了風攻角、風速及橋墩對橋梁三分力系數(shù)的影響，并采用有限元軟件Midas Civil對橋梁進行靜風響應分析。結(jié)果表明，在0°攻角下，當風速達到80m/s時，該斜拉橋未發(fā)生靜風失穩(wěn)，安全性可以得到保障。
　　2.當列車在橋梁上運行時會帶動周圍空氣運動，形成“列車風”，對橋梁周圍的流場特性產(chǎn)生巨大的影響，選取某型列車簡化模型，采用三車編組，采用滑移網(wǎng)格技術模擬列車在斜拉橋運行，

3、對橫風作用下列車通過橋梁時車-橋系統(tǒng)氣動性能進行分析。結(jié)果表明，橋梁和列車氣動力及氣動力矩隨著車速和風速變化顯著。
　　3.基于高速列車多體動力學基本理論，通過Simpack軟件建立列車的仿真模型，將橫風作用下高速列車通過橋梁時的氣動力及氣動力矩施加到多體動力學模型中，得到其輪軌作用力。通過Midas Civil斜拉橋模型，分析橋梁在風和列車共同作用下動力響應。結(jié)果表明，列車在該斜拉橋上運行時對橋梁的橫向位移和橫向加速度有較大影響