鋼桁架橋的列車-橋梁耦合振動(dòng)研究.pdf

1、近幾十年來，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，人類社會(huì)快速發(fā)展，高速鐵路系統(tǒng)得到迅猛發(fā)展，鐵路線路中的橋梁數(shù)量隨之增多，車輛的安全運(yùn)行與橋梁的合理設(shè)計(jì)逐漸受到重視。當(dāng)車輛以一定的速度駛過橋梁時(shí)，會(huì)引起橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，反之，橋梁的振動(dòng)作用于車輛，又會(huì)影響車輛的振動(dòng)，這樣，橋梁與橋上車輛便構(gòu)成了一個(gè)相互作用的系統(tǒng)，研究這個(gè)系統(tǒng)對(duì)車、橋的安全性是有必要的。
　　本文分別通過理論研究、縮尺模型試驗(yàn)和數(shù)值模型分析，對(duì)車橋耦合振動(dòng)系統(tǒng)，但主要對(duì)橋梁

2、子系統(tǒng)做了如下一些研究。
　?。?）在做出一些假設(shè)的條件下，建立了42自由度的列車空間多剛體動(dòng)力學(xué)模型和橋梁的有限元模型，通過線性蠕滑理論和Hertz線性化理論建立了輪軌接觸模型，使用Newmark-β法進(jìn)行計(jì)算求解，通過其解的討論，得出通過減小時(shí)間步長的方法使其解收斂的方法；
　?。?）以德龍煙線線路德州至大家洼段鐵路中一座64m單線鐵路鋼桁架橋?yàn)樵?，自?:48橋梁縮尺模型，用試驗(yàn)的方法測量了橋梁的彈性模量和固有自振頻

3、率。通過橋梁的動(dòng)力試驗(yàn)，控制列車模型過橋的速度，采集橋梁位移與加速度數(shù)據(jù)，初步得出橋梁的動(dòng)力響應(yīng)隨車輛過橋速度的增快而增大的結(jié)果；
　?。?）使用有限元ANSYS軟件對(duì)上述橋梁建立有限元模型，首先與相應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)做比對(duì)，得到合理的有限元模型，之后用此模型做一些參數(shù)分析，發(fā)現(xiàn)橋梁動(dòng)力響應(yīng)并非完全隨車速的增快而增大，并分析了其原因。接著進(jìn)行了參數(shù)分析，并得到以下結(jié)論：在一定范圍內(nèi)，橋梁動(dòng)力響應(yīng)隨彈性模量的增大而減小，超出此范圍時(shí)，橋梁

4、動(dòng)力響應(yīng)受彈性模量的影響甚微；阻尼比越大，橋梁的動(dòng)力響應(yīng)值越小，但阻尼比對(duì)橋梁動(dòng)力響應(yīng)影響程度較小；在彈性變形范圍內(nèi)，橋梁動(dòng)力響應(yīng)與列車荷載呈線性增長趨勢(shì)；當(dāng)列車總長度小于橋梁跨度時(shí)，橋梁動(dòng)力響應(yīng)隨列車車廂數(shù)量的增加而增大，當(dāng)列車總長度大于橋梁跨度時(shí)，橋梁動(dòng)力響應(yīng)增量將趨于平緩。
　?。?）根據(jù)參數(shù)分析得出的結(jié)論，針對(duì)這些參數(shù)，提出了一些列車安全行駛和保證橋梁結(jié)構(gòu)安全的措施，例如：合理選用鋼材，防止列車超載，設(shè)置阻尼器等方法，對(duì)橋