“公軌合一”型高架橋車橋耦合振動(dòng)分析.pdf

1、軌道交通以其運(yùn)量大、高速便捷、能耗低、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)得到了快速發(fā)展。為了緩解日益擁堵的城市交通現(xiàn)狀和滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，我國(guó)各大城市掀起了城市軌道交通建設(shè)高潮。在建設(shè)大潮中，出現(xiàn)了一種新型的城市高架橋—“公軌合一”型城市高架橋。該橋梁結(jié)構(gòu)形式為了充分利用交通路線、節(jié)約土地，將城市軌道交通地上線路與公路高架橋合二為一。與一般的“公軌兩用”橋梁不同，該橋型的上下橋幅不相當(dāng)，橋梁結(jié)構(gòu)在單側(cè)汽車荷載作用下的空間扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯，

2、可能會(huì)對(duì)下部軌道交通線路的運(yùn)行過程造成影響；其次，該橋梁一般都處于城市鬧市區(qū)，周圍存在大量的居民樓、寫字樓，活動(dòng)的人群，該橋梁在汽車、列車荷載作用下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)誘發(fā)二次噪聲問題亦為推廣該橋型的一種阻礙。橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射二次噪聲問題需由橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的振動(dòng)作為邊界條件來獲得二次噪聲的聲場(chǎng)分布，由于時(shí)間精力有限，本文首先分析在汽車、列車荷載作用下的橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性，關(guān)于二次噪聲部分的研究將作為后續(xù)研究工作。
　　鑒于此，本文以某市在建“公

3、軌合一”型城市高架橋?yàn)檠芯繉?duì)象，為獲得箱型梁側(cè)壁、上下面板的振動(dòng)特性，以薄板單元和桿單元借助ANSYS有限元軟件建立了橋梁的有限元模型，優(yōu)化并延拓了現(xiàn)有10自由度列車模型，推導(dǎo)了17自由度可以考慮列車車體空間效應(yīng)的垂向模型，列車參數(shù)采用了最常見的B型地鐵機(jī)車，輪軌關(guān)系假定為密貼，列車—橋梁耦合系統(tǒng)采用分離迭代法求解，其中橋梁振動(dòng)方程采用ANSYS求解，列車運(yùn)動(dòng)方程采用FORTRAN語言自編程序求解，汽車荷載采用移動(dòng)常力模型，根據(jù)汽車類型

4、和用途劃分了不同工況，討論了上部公路路面的汽車荷載對(duì)下部軌道梁上運(yùn)行的列車的影響；另外，本文還根據(jù)美國(guó)軌道譜，數(shù)值模擬了3級(jí)軌道譜和6級(jí)軌道譜對(duì)應(yīng)的軌道不平順度，討論了軌道不平順因素對(duì)本文采用的“公軌合一”型高架橋-汽車-列車耦合系統(tǒng)各子系統(tǒng)的影響。通過上述研究，文章得到如下結(jié)論：
　?。?）上部公路路面加載的汽車荷載對(duì)下部軌道梁上的列車運(yùn)行過程影響很小，可以忽略不計(jì)。因此，在做“公軌合一”型高架橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可以借鑒本文所采用的

5、橋型和結(jié)構(gòu)布置，并且在此橋型下，公路橋和軌道梁兩個(gè)子系統(tǒng)可以分開獨(dú)立進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　（2）軌道不平順對(duì)于本文的“公軌合一”型高架橋-汽車-列車耦合系統(tǒng)而言，對(duì)列車子系統(tǒng)的影響較大，軌道越不平順，車輛的響應(yīng)越大，對(duì)橋梁子系統(tǒng)的影響較小，橋梁跨中節(jié)點(diǎn)的動(dòng)位移基本不受軌道不平順因素的影響，因此此類高架橋在做橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可以忽略軌道不平順的影響；
　?。?）高于美國(guó)3級(jí)軌道標(biāo)準(zhǔn)的軌道，均能夠較好滿足列車運(yùn)行過程中的列車平穩(wěn)性