有砟軌道橋梁軌枕空吊對(duì)軌道動(dòng)力響應(yīng)影響分析.pdf

1、軌枕作為軌道結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件之一，承受著來自鋼軌的壓力，并彈性地傳遞于道床，起著承上啟下并有效地保持軌道幾何形態(tài)的重要作用。隨著列車速度的提高，其振動(dòng)頻率也不斷提高，從而加大了列車施加給軌道的振動(dòng)荷載，導(dǎo)致道砟之間的摩阻力下降，石砟“流坍”加速，線路變形加速加大，軌道狀況惡化加速，甚至有出現(xiàn)道砟液化現(xiàn)象，軌道幾何狀態(tài)難以保持，導(dǎo)致有些軌枕與道床、橋梁沒有接觸，形成軌枕空吊現(xiàn)象。正是這種空吊現(xiàn)象的存在，使列車尤其是高速列車通過橋梁時(shí)出現(xiàn)水平

2、或垂直加速度超限情況，引起晃車現(xiàn)象。本文通過建立車輛-軌道-橋梁耦合系統(tǒng)模型計(jì)算出車輛輪軌接觸力，再運(yùn)用Ansys軟件建立軌道-橋梁垂向耦合系統(tǒng)模型，進(jìn)而分析研究列車在正常狀態(tài)和空吊情況下系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)情況，并對(duì)出現(xiàn)不同空吊軌枕數(shù)量及空吊分布情況產(chǎn)生的系統(tǒng)響應(yīng)提出分析對(duì)比，以期為工務(wù)養(yǎng)護(hù)提供理論數(shù)據(jù)參考，具體研究?jī)?nèi)容和主要成果如下：
　?。?）車輛－軌道－橋梁垂向耦合系統(tǒng)的輪軌接觸力的計(jì)算。運(yùn)用有限元的方法和Lagrange方程，

3、根據(jù)車輛－軌道－橋梁垂向耦合系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，提出適合該問題分析的新型車輛單元和軌道單元，分別建立了車輛－軌道－橋梁系統(tǒng)動(dòng)力分析模型，推導(dǎo)出車輛單元及軌道單元和橋梁?jiǎn)卧膭偠染仃?、質(zhì)量矩陣和阻尼矩陣。整個(gè)車輛－軌道－橋梁耦合系統(tǒng)只需離散成車輛單元、軌道單元和橋梁?jiǎn)卧?，其中軌道－橋梁系統(tǒng)離散成三層梁?jiǎn)卧?，一?jié)車輛離散成一個(gè)車輛單元。計(jì)算時(shí)只需形成一次軌道－橋梁系統(tǒng)的剛度矩陣、質(zhì)量矩陣和阻尼矩陣，以后在每一步的計(jì)算中，只需組集車輛單元的剛度、

4、質(zhì)量和阻尼矩陣，形成總剛度矩陣、質(zhì)量矩陣和阻尼矩陣。對(duì)建立的車輛-軌道-橋梁耦合系統(tǒng)動(dòng)力分析模型，利用Matlab軟件編制了對(duì)應(yīng)的計(jì)算軟件。計(jì)算出不同時(shí)速下系統(tǒng)的車輛輪軌接觸力，結(jié)果表明：車速越快，輪軌接觸力振幅越大，但都是在軸重上下波動(dòng)。
　?。?）運(yùn)用Ansys軟件建立軌道-橋梁垂向耦合系統(tǒng)模型，再將輪軌接觸力導(dǎo)入到Ansys軟件中計(jì)算，研究分析正常狀態(tài)和空吊情況下系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)情況。分析結(jié)果表明：整個(gè)軌道-橋梁系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)

5、主要來自鋼軌和軌枕，橋梁的動(dòng)力響應(yīng)情況較弱，可以忽略不計(jì)；在正常狀態(tài)下，受不平順激勵(lì)作用，鋼軌的位移和加速度最為明顯，隨著車速增加，系統(tǒng)鋼軌位移略有增大，鋼軌加速度響應(yīng)情況明顯加大，而軌枕整體上響應(yīng)情況只有鋼軌的三分之一左右。
　?。?）通過刪除軌道-橋梁垂向耦合系統(tǒng)模型中相應(yīng)空吊位置軌枕與橋梁間的阻尼彈簧來模擬軌枕空吊現(xiàn)象，分析不同的空吊情況對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)影響，并對(duì)出現(xiàn)不同空吊軌枕數(shù)量及空吊分布情況產(chǎn)生的系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比分析。