鐵路高墩橋梁車橋耦合振動及橫風對車橋響應的影響研究.pdf

1、目前鐵路高墩橋梁的墩高已超過百米,建成通車也有近十年的時間,然而有關高墩橋梁的動力性能一直不清楚.在考慮風荷載作用下的車橋耦合振動時主要強調(diào)脈動風的影響,而忽視了靜力風荷載的作用,特別是風荷載對車橋振動響應的影響機理并不清楚,缺少風荷載對車橋振動響應影響的全過程對比分析.對一系懸掛且為變摩擦阻尼的貨車采用二系懸掛和線性阻尼的方法與實際情況不符;在處理輪軌之間的幾何約束和相互作用力時一般都采用線性關系和小蠕滑理論,在車橋耦合振動方面未見有

2、考慮大蠕滑以及由此引起的蠕滑力飽合特性的計算方法,而這在實際情況中是客觀存在的,尤其是在考慮橫風作用時采用線性小蠕滑理論的計算方法是其有局限性的.針對以上問題,本文的工作主要包括以下三個方面:1、在車橋耦合響應中直接按一系懸掛和變摩擦阻尼來建立貨車的動力計算模型,在處理輪軌作用力時以Kalker的線性接觸理論為基礎,并按Vermeulen-Johnson的非線性接觸理論對其進行修正的計算方法.對影響車橋響應的蠕滑系數(shù)和摩擦系數(shù)的取值進行

3、了參數(shù)分析,計算結果的對比和分析表明按Hertz接觸理論得出的蠕滑系數(shù)以及取輪軌間的摩擦系數(shù)μ=0.3是合適的,由此得出的計算結果與實橋的現(xiàn)場試驗成果是比較接近的.2、在南昆線三座高墩橋梁的現(xiàn)場試驗成果的基礎上,對系列高墩橋梁的分析計算闡明了高墩橋梁在列車通過時的基本動力性能.高墩橋梁中的橋墩質量大,自振頻率較低,現(xiàn)場試驗和理論計算分析均證實高墩橋梁僅在車速較低時才可能出現(xiàn)車輛的強迫振動頻率與結構的自振頻率相接近而出現(xiàn)共振,然而由于在車

4、速較低時的橫向加速度并不大,所以一般高墩橋梁在行車安全性方面是有保證的,舒適性指標也基本能滿足要求.3、風荷載對車橋響應的影響進行了全過程的對比分析,揭示了橫風對車橋響應的影響機理.橫風作用時車橋響應的對比計算和分析表明,就高墩橋梁而言,脈動風并沒有激發(fā)車橋系統(tǒng)明顯的附加振動,對車橋響應的影響主要是靜力風荷載.橫向風荷載的作用導致背風側和迎風側輪軌接觸點處的法向力的增減,因而相應的蠕滑系數(shù)和橫向搖擺力也發(fā)生增減,所以在研究橫向風荷載對車