中低速磁浮列车-桥梁系统竖向耦合振动#br# 理论分析与试验验证

为探讨中低速磁浮列车-桥梁系统竖向动力相互作用特性,文章将中低速磁浮列车进行两种方式的简化,考虑PID主动悬浮控制系统,基于模态叠加法,建立2种类型的中低速磁浮列车-桥梁系统竖向耦合振动分析模型。随后基于长沙中低速磁浮运营线桥梁动载试验,对建立的2种仿真模型进行对比与验证。基于仿真模型2,以不同梁高的桥A、桥B、桥C为研究对象,对中低速磁浮列车-桥梁系统耦合振动特性进行分析。研究表明：将磁浮列车简化为均布荷载的方式能较为准确的模拟实际状况;桥梁刚度的减小会导致作用于车辆和桥梁上的电磁悬浮力增大,使得车体和桥梁的动力响应变大;磁浮列车低速运行时悬浮力频谱分布较离散,而正常速度运行时较集中;中低速磁浮列车-桥梁系统竖向存在着由电磁悬浮力自身频率引起的共振现象,该共振频率较低。     

中低速磁浮道岔振动与控制研究现状与展望

磁浮道岔是中低速磁浮轨道交通的关键结构,磁浮列车—道岔耦合振动直接影响行车的安全性和平稳性,也是制约磁浮道岔设计优化的主要因素。文章针对中低速磁浮道岔,总结分析了当前国内外磁浮道岔振动、振动控制的研究现状及研究不足。磁浮列车—道岔耦合振动是一个由悬浮控制器、车辆和道岔所组成非线性系统问题,在此基础上对中低速磁浮道岔振动与控制的研究方向作出了展望。     

低速磁浮列车在简支梁上运行和静悬浮时的耦合振动试验研究

为研究低速磁浮列车在简支梁上运行和静悬浮时的磁浮列车-简支梁系统耦合振动特性,以长沙磁浮商业运营线为背景,选取其中一孔25m预应力混凝土简支梁进行现场动载试验,实测同一列磁浮列车以两种质量（重车：30t+30t+30t;轻车：24t+24t+24t）在简支梁上通过和静悬浮时的车体、悬浮架、简支梁的振动加速度。试验数据表明：磁浮列车在低速运行时,悬浮系统不稳定,使得简支梁加速度在60Hz处有较大峰值,且幅值随着车速的增大而减小,最后趋于平稳,简支梁的加速度在低速运行范围内较高速运行时大,并且在低速运行范围内随着车速的增大而减小,这一频率（60Hz）不受悬浮质量的影响;悬浮质量越大,悬浮系统越不易稳定,重车的稳定车速为50km/h,轻车的稳定车速为30km/h;悬浮质量越大,悬浮系统的不稳定性对车体和悬浮架加速度的影响越大;磁浮列车静悬浮时,简支梁表现为持续的强迫振动,该激励频率为90Hz,使车体、悬浮架、简支梁均在90Hz处出现峰值,这一频率（90Hz）与悬浮质量的大小无关。     

风-汽车-桥梁系统空间耦合振动研究

为了考虑侧风引起的车轮相对于桥面的侧向相对滑动,在车轮与桥面之间引入了一个特殊阻尼器,这个阻尼器的阻尼系数依赖于车辆与桥梁的竖向耦合运动。在综合考虑路面粗糙度、车辆悬挂系统以及车轮相对于桥面侧向相对滑动的基础上,提出能够考虑桥梁的静风响应、抖振响应、汽车-桥梁耦合振动、系统的时变特性以及结构几何非线性和气动荷载非线性影响的风-汽车-桥梁系统空间耦合振动分析模型,编制了相应的分析程序。该程序既可以预测不同路面粗糙度,车速以及干、湿、雪、冰路面状况下行驶于桥梁上车辆的行车安全性,也可以评价低风速下车辆驾驶舒适度以及侧风和车辆移动荷载对桥梁振动的影响。     

无碴轨列车引起的竖向振动在土体中的传播研究

城市轨道交通和高速铁路的发展,加剧了列车运行引起的环境振动。该文对CRTSI型板式无碴轨列车运行引起的竖向振动进行了研究,基于有限元模型分析了竖向振动在土体中传播规律。竖向振动的频率集中在10～120Hz之间,它和主频、振级都随着距离振源距离的增大不断减小,并且随振动的不断传播,高频成分迅速衰减;竖向加速度峰值随着深度的增加有减小的趋势,加速度峰值衰减的幅度在距离轨道较近时更加明显。     

跨海公铁两用桥梁车-桥-风浪流耦合振动研究

基于大系统的思想,建立车-桥-风浪流耦合动力系统,包括车辆子系统、桥梁子系统和风浪流耦合场子系统。根据各子系统之间的相互作用力以及车辆子系统与桥梁子系统之间的位移协调关系,建立车-桥-风浪流耦合动力系统的运动方程,并基于分离迭代法提出了车-桥-风浪流耦合动力系统动态响应的求解流程,从而建立跨海公铁两用桥梁车-桥-风浪流耦合动力系统的振动分析方法。以某跨海公铁两用斜拉桥方案为对象进行研究,结果表明：风浪流耦合场同时激励车辆和桥梁的主梁、桥塔及水中基础,与风场单独作用相比,风浪流耦合场能够激发桥梁产生更大幅度的横向和扭转振动,恶化列车运行安全性指标,桥梁主梁在主跨跨中处的横向位移、横向加速度、扭转位移、扭转加速度的均方根分别增大0.8%、23.1%、4.9%和0.5%,在边塔处的相应均方根分别增大204.9%、167.0%、198.7%和314.7%;列车车体加速度、轮轨横向力和轮重减载率分别增大60.9%、7.2%和6.6%。因此,对于跨海公铁两用桥梁,需合理考虑风浪流耦合作用,仅考虑风场单独作用将高估桥梁结构和列车行车的安全性。     

车轨桥空间耦合振动引起的环境振动与隔振措施

城市轨道交通车轨桥系统产生的振动通过周边土体传到建筑物基础从而引起建筑物的振动.针对该问题,首先建立了车辆-无碴轨道-桥梁系统空间耦合振动模型,通过随机振动分析得到桥墩墩底反力;然后建立了桥梁周边土体-建筑物系统的三维分析模型,得到了周边土体及建筑物的振动影响;最后在以上土体-建筑物三维模型中加设隔振沟进行隔振,分析其隔振效果.分析结果表明,隔振沟的隔振效果显著.     

高速铁路桥梁支座对周围建筑物的振动影响研究

通过建立车-线-桥-场地土-临近建筑物仿真分析模型,得到高速铁路桥梁采用不同类型支座时附近建筑物的振动数据,重点研究了不同类型支座的减隔振效果。通过与城市区域振动控制标准比较,最后得到高铁桥梁经过城市不同区域内建筑时的支座选用参考。主要结论对相关工程实际具有一定的现实意义。     

车桥耦合振动系统模型的研究

在Euler-Bernoulli梁理论基础上,采用正弦函数模拟桥面不平度,建立了车桥系统耦合振动模型,运用Galerkin方法对系统离散化,建立了符合实际的非自治时变系数的微分方程组,改进了现有车桥耦合振动模型,对于探索车桥耦合振动机理和桥梁设计具有一定的实用意义。     

车桥耦合振动对混凝土早期性能影响研究

本文分析了车桥耦合振动参数的变化规律,提出了合理的模拟试验方法和评价指标,研究了车桥耦合振动参数变化对混凝土性能的影响。研究表明,振幅、频率、振动模式及振动作用时间段等参数能合理地反映实际不同情况的车桥耦合振动,混凝土抗折强度保持率和早期离析程度是评价车桥耦合振动对混凝土性能影响的有效方法;随着振动频率及振幅的提高,混凝土受振后密实度降低,力学性能逐渐下降,早期离析程度和不均匀性逐渐增大;每分钟内振动时间越长,车桥耦合振动对混凝土性能损伤越显著;不同振动作用时间段对混凝土损伤情况不同,在早期(0~6h)和后期(>15h),车桥耦合振动对混凝土影响较小,在中期(6h~15h),车桥耦合振动对混凝土影响显著。     

高速铁路简支箱梁结构噪声的边界元方法

将列车-轨道-桥梁耦合振动理论与声辐射分析的边界元法相结合,以高速铁路32 m简支箱梁为研究对象,分析桥梁结构声辐射频谱特性、传播规律和各影响因素。结果表明:采用板单元进行桥梁结构动力分析能更好地揭示其局部振动特性;桥梁结构噪声以低频为主,分布在f≤200 Hz的频带内,适于用边界元法求解其声辐射特性;由于地面对声波的吸收和反射作用,在桥梁结构噪声研究中应考虑地面对声波的影响;声屏障会改变桥梁上部声场分布,但对桥梁远场声压级影响不大;列车速度越高,桥梁结构噪声越大,但并非单调增加,在某些速度出现峰值;墩身高度对桥梁上方声场影响不大,对桥梁正下方距地面相同高度处影响较大。     

轨道交通工程车辆段柱式检查坑支墩振动分析研究

在我国中低速磁浮为新的技术领域,诸多关键技术有待研究。本文介绍了中低速磁浮车辆段检修库内停车线支墩结构振动分析的目的、过程和思路,系统提出了结构分析方法、计算步骤及结论,验证了设计中采用的动力系数等参数和方案的合理性。目的是对检修库内支墩结构部分进行振动分析研究,得到的结论可为以后结构设计提供理论依据及参考。     

小净距交叉隧道爆破振动响应研究

新建隧道从既有公路隧道上方穿过,在空间上形成交叉隧道。上下隧道最小净距为8.1 m,为评价新建隧道爆破施工对既有公路隧道结构的影响,进行了数值模拟研究。结果表明:当新建隧道在距离隧道交叉点10 m以外位置以全断面法爆破施工时,下方既有公路隧道仅受到较小的影响;当其在距离交叉点10 m以内位置以全断面法爆破施工时,既有公路隧道二次衬砌振动速度超标,而采用台阶法爆破施工时,新建隧道可安全通过。     

虹桥枢纽磁浮—地铁—站屋耦合振动研究策略

结合虹桥综合交通枢纽磁浮站屋结构一体化设计研究课题,本文介绍了大型综合交通枢纽站中的磁浮列车与地铁—站屋耦合振动的研究策略和技术路线。通过理论分析与试验结果对比表明：在目前的研究水平下,该研究策略和技术路线是可行的。     

输电塔—线结构体系振动响应研究综述

介绍了输电塔线体系振动的基本特点,并对塔线体系振动响应的理论和试验研究进展进行了综合论述,重点阐述了考虑输电塔线体系耦联作用下的体系设计及振动响应、试验研究成果以及减振控制方法,提出了今后应重点解决的问题。     

考虑屋面板自振效应和流固耦合效应的大跨度空间结构风振系数

为了得到屋面板自振效应和流固耦合效应对大跨度空间结构风振系数的影响,首先对不同风速时程数值模拟方法的计算效率和计算精度进行比较,确定适合大跨度空间结构风速时程数值模拟的方法;分别针对考虑屋面板自振效应和流固耦合效应推导了风荷载计算公式;对天津奥林匹克中心体育场大跨度钢管桁架结构和某体育馆屋盖大跨度单层球面网壳结构进行风振系数计算分析。结果表明,考虑屋面板自振效应,结构风振系数增大;考虑流固耦合效应,结构风振系数减小,且风和结构的耦合起主要作用,风和屋面板耦合的影响很小,可忽略不计;同时考虑屋面板自振效应和流固耦合效应,结构风振系数分布规律基本不变,屋面板自振效应与流固耦合效应对结构风振系数的影响不能相互抵消,且对不同结构影响程度不同。     

波形钢腹板箱梁桥车桥耦合振动冲击系数研究

以实际工程背景泼和大桥为实例,分析了车速、路面不平顺、桥梁结构阻尼对连续梁桥冲击系数值的影响,分析结果表明,随着车速的增加,桥梁动挠度及冲击系数值有增大趋势;路面不平顺是影响车桥耦合振动值的主要因素之一,随着路面状况的恶化,桥梁动挠度值明显增大;桥梁结构阻尼能在一定程度上减小桥梁冲击系数值。