车轮多边形对不同结构类型轨道的动力影响分析

为研究车轮多边形对不同结构类型轨道的动力影响,分析计算了3种板式无砟轨道和有砟轨道对车轮多边形的动力响应,结果表明:不同结构类型的轨道系统,其动力响应随着车速、多边形阶次和幅值的增加而增加。在车速为300 km/h,多边形阶次为20时,以CRTSⅢ板式轨道的动力响应最为剧烈,CRTSⅠ板式轨道次之,CRTSⅡ型板式轨道和有砟轨道最弱。     

磁悬浮轨道梁的动力响应分析

磁浮列车是一项新技术,是一种全新的交通系统。它包含了大量先进技术的采用。磁浮列车与弹性轨道的动力耦合,对控制稳定性的影响非常重要。轨道梁在高速列车通过产生振动和列车运行的速度是紧密相连的,就目前在上海市新建的磁悬浮快速列车为例对轨道梁的动力响应进行分析。     

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。     

车速对沥青路面结构动力响应的影响

运用三维动力有限元的方法,分析了车速对沥青路面结构的动力响应的影响规律。分析结果表明：车速对路面结构的最大竖向位移、最大垂直压应力、最大水平剪应力产生的动力响应明显,对基层底部的最大水平拉应力和最大横向拉应力产生的动力响应非常有限。     

高阶车轮多边形对无砟轨道及行车安全的动力影响

基于车辆—轨道耦合动力学理论,分析计算了15阶～22阶的车轮多边形对无砟轨道系统以及行车安全的动力影响,结果显示高阶车轮多边形对无砟轨道系统的振动以及扣件支反力的动力影响较为明显,同时对行车安全存在威胁,随着车速的提高以及多边形阶数和幅值的增加,轨道系统的动力响应随之增加。     

不同车速下高速公路X形桩网复合地基动力特性研究

基于大比例模型试验系统,开展高速公路车辆荷载作用下X形桩网复合地基动力模型试验研究;测试了不同车速作用下桩网复合路基的动力响应,包括路基内部动应力分布、动应力扩散、格栅动应变、格栅累积应变、桩土差异沉降等的变化规律。结果表明,高速和低速状态下,动应力均会在格栅处产生波动,并且高频车速对车辆附加荷载贡献较小;当车速达到高速状态时,格栅的动应变变化较小,路肩处的垫层应力传递系数要小于路基中心处;格栅动应变比与格栅应变增量比存在线性关系,并且格栅的累积变形主要是在低速状态下产生的;车速越快,X形桩身动应力幅值越大,其桩身轴力小于圆形桩。     

基于现场测试的列车引起地基振动分析

 对秦沈客运专线列车引起地基振动进行现场测试,通过对实测数据的时频分析,得到一个由轨道不平顺引起的基频。推导考虑轨道不平顺条件下列车动荷载的简化解析解,基于波数有限元理论推导动荷载作用下地基动力响应的柔度矩阵。以现场实测数据为依据,建立列车–轨道–地基振动模型,以推导的列车荷载为输入,计算轨道不平顺条件下列车运行引起的地基振动。分析不平顺幅值、波长以及车速对动态轮轨力的影响;研究层状地基上多轮荷载作用产生的动力响应,讨论车速变化对地基振动的影响。研究结果表明：所提出计算模型可以高效地预测轨道不平顺引起的地基振动;不平顺波长与列车运行速度一定时,轨道不平顺幅值越大,地基振动响应和轮轨作用力越大;不平顺幅值与列车运行速度一定时,不平顺波长越长,地基振动加速度和动态轮轨作用力越小;轨道不平顺波长与不平顺幅值一定时,车速越大振动加速度越大。     

移动简谐荷载作用下饱和土体中圆形隧道和轨道结构的动力分析

采用解析法研究了移动简谐荷载作用下饱和土全空间中圆形衬砌隧道和轨道结构的动力响应,用无限长圆柱壳模拟衬砌,用Biot饱和多孔介质理论模拟土体,用Euler梁理论模拟钢轨、浮置板并组成周期性的两层叠合梁单元,结合轨道与衬砌仰拱处的力和位移连续条件,实现轨道结构与衬砌及周围饱和土体的耦合。通过算例分析了荷载移动速度、自振频率对轨道结构位移、饱和土体位移及孔压的影响,对比了连续浮置板轨道和离散浮置板轨道的动力特性。结果表明:离散浮置板轨道情形下,轨道结构和饱和土体响应频谱中存在由荷载周期通过不连续浮置板而引发的参数激励;荷载自振频率接近轨道结构固有频率时产生共振,对轨道结构和饱和土位移、孔压响应均有较大影响;离散浮置板轨道和连续浮置板轨道动力特性有显著差异,当荷载频率接近有限长浮置板形成驻波的频率时,二者对应的自由场响应区别明显;增大衬砌厚度可以显著减小饱和土位移响应。     

车辆荷载对公路隧道结构及围岩动力响应研究

目前针对大直径盾构公路隧道在车辆随机动荷载作用下的动力响应特性尚缺乏深入研究。以南京长江隧道软土地层段为例,将仿真计算所得车辆随机动荷载施加于隧道有限元模型上,得到了隧道结构和隧道周围土体在随机动荷载作用下的动力响应规律,分析了车速、路面等级与隧道侧边土层等对动力响应的影响。结果表明,极端工况下隧道结构主应力呈对称分布,结构位移由左至右呈递减趋势;对于同一隧道截面,侧边土体动力响应最强,底部土体次之,顶部响应最微弱;土体距管片越远,应力响应峰值出现的时刻越滞后且响应值越小;车速越快、路面等级越差,土体动力响应越强;相同工况下,砂土的振动应力响应值要远大于软土对应值。     

三跨连续梁自振频率与跨度比关系研究

磁悬浮系统对轨道结构要求的难点主要集中在动力性能与振动反应方面,这是国内外发展和推广磁悬浮交通技术迫切需要解决的问题。自振特性是桥梁的重要动力性能指标,其自身对桥梁设计具有重要意义,同时又是进行车一桥振动分析的重要基础。本文通过计算不同跨度比时三跨连续梁的自振频率,提出在进行连续梁结构设计时,边跨与中跨比应大于0．5的建议。     

某隧道洞口仰坡动力响应现场测试研究

通过现场试验,测试了不同车辆轴重与车速对隧道仰坡动力响应的影响,分析了不同车速和车辆轴重的列车通过时,引起隧道仰坡的动力响应特性,指出仰坡的动力响应与列车的速度有关,在列车的速度不断增大时,隧道仰坡的振动加速度峰值也相对增大,且仰坡中部的加速度峰值比仰坡底部要略大一些;从对仰坡实测数据的频谱分析和1/3倍频程分析中可知,仰坡的动力响应特性与列车的轴重有关。     

车速对铁路桥梁动力响应的影响分析

针对桥梁结构对移动列车动力响应的复杂性,通过有限元分析软件ANSYS分析石太铁路一简支梁桥在不同车速下的动力响应,得出了铁路筒支梁桥在高速列车作用下的一些动力响应特性,从而为铁路简支梁桥的合理设计提供科学依据。     

轨道刚度对路轨系统及饱和地基动力响应的影响

研究了轨道刚度对高速移动列车荷载作用下铁路系统动力响应的影响。将钢轨简化为无限长弹性Euler梁,将枕木简化为连续质量块,同时考虑道渣层的影响。由Fourier变换求解多孔饱和固体的动力基本方程,在Fourier变换域内,联立铁路系统和下卧土体的动力方程,求解列车荷载作用下钢轨位移、加速度、土体位移、孔压表达式。利用数值积分方法对表达式进行Fourier逆变换,得到钢轨位移、加速度、孔压在时域内的表达式。算例中主要讨论了荷载移动速度和轨道刚度对钢轨速度、加速度及土体孔压的影响。结果表明,轨道刚度在低速情况下对路轨系统和土体动力响应有影响较小,但在高速情况下对路轨系统和土体动力响应影响很大。     

磁悬浮轨道梁温度作用研究进展

磁悬浮轨道交通有着快速、安全、环保等优越条件,其发展得到了人们的重视。由于磁悬浮轨道交通系统对于轨道梁变形控制具有很高的要求,影响轨道梁变形及其振动的各种因素,尤其是温度变形成为了近年来学者研究的焦点。本文介绍了引起磁悬浮轨道梁温度应变的温度荷载及其影响因素和具体参数,分析温度作用对于轨道梁结构的影响,对磁悬浮轨道梁温度作用的研究方向提出了展望。     

铁路简支梁桥动力响应数值分析与实测验证

以某铁路简支梁桥为工程背景,基于有限元软件ANSYS实现了列车荷载作用下简支梁桥自振特性分析与动力响应计算,并利用现场实测加速度响应对有限元计算结果进行了验证。基于验证后的有限元模型,研究了跨径、车速及车重等关键因素对铁路简支梁桥动力响应的影响,采用移动荷载模型分析该简支梁桥在列车荷载作用下的动力响应。结果表明:简支梁桥自振频率及加速度特征值与有限元计算值总体上吻合较好,但由于现场实测存在多种环境因素干扰,局部对比结果存在差异;有限元计算的加速度平均值大于现场实测值,但幅值相差不大且都呈周期性变化;桥梁1阶及3阶自振频率的实测值与有限元计算值较为接近;跨径、车速及车重等关键因素均对桥梁动力响应产生一定影响,随着列车车速的提高,简支梁桥动力响应明显增加,列车驶离桥梁后,桥梁自由振动的振幅随车速的提高显著增大;简支梁桥跨径与车重均对跨中截面挠度影响显著,在设计过程中应予以重视;所得结论可为铁路桥梁的动力性能评价提供参考。     

随机振动荷载作用下结构动力可靠性设计方法研究

以轨道结构为例建立了车辆-轨道垂向耦合动力计算模型,并使用Wilson-q数值积分方法得到了轨道结构在列车荷载作用下的随机振动响应。基于随机过程跨越理论,得到了不同跨越假设以及极值分布条件下钢轨动力响应可靠度,并与数值模拟法结果进行比较,表明对于低跨越界限,极值I型分布法的计算结果最接近精确值;对于高界限则高斯分布法效果最好。     

基于频变等效参数的无砟轨道-路基动力响应分析

基于动力半空间理论及路基与半空间的等效条件,得到考虑频响特性的路基频变等效参数;采用有限元法建立无砟轨道-路基动力分析叠合梁模型与梁板模型,并考虑轨道不平顺激励的轮轨力施加于钢轨的不同位置,分析不同荷载施加情况下的轨道结构动力响应特性,并将数值模拟结果与现场实测值进行对比,验证建模方法及路基等效参数计算方法的可靠性。该方法真实地反映了轨道-路基结构的频响特性,不仅可应用于轨道-路基动力响应分析,也可应用于整个线路系统的动力分析中。     

板式轨道–路基相互作用及荷载传递规律的物理模型试验研究

全面地介绍了一种全比尺路基动力试验装置,可用于轨道结构与路基之间的动力相互作用以及路基和地基长期变形等方面的试验研究,报告了前期试验中针对高速铁路板式轨道与路基的动力相互作用以及列车轮轴荷载在轨道结构和路基中传递规律的一些重要结果。首先,总结了试验中列车荷载传递到轨道板上的分布规律,通过与理论模型的对比分析,提出了一种简便可靠的荷载分布简化模式用于路基的动静力分析;其次,分析了轨道结构和路基的动力响应与加载频率之间的关联性,并通过集中质量模型讨论了共振发生机理和共振频率的确定方法,结果表明系统存在一个共振频率在16 Hz左右,此时系统的各项动力响应达到最大;最后,通过不同频率加载试验确定了路基中沿深度方向动力附加荷载的衰减特性与加载频率之间的相关性。作为研究高速铁路路基和地基的一种有力的综合试验装置,该设备产生的大量试验数据将为进一步研究高速铁路路基中的岩土工程问题提供重要的支撑作用。     

移动荷载作用下曲线轨道振动响应解析解研究

将曲线轨道模拟为周期性离散支撑的曲线Timoshenko梁,首次推导了移动荷载作用下曲线轨道平面外振动的响应解析解。首先以Duhamel积分为基础,应用动力互等定理,得到沿曲线移动荷载作用下,半无限弹性空间体上任意点动力响应的一般表达式;然后在该式的基础上,针对轨道结构的周期性支撑特点,将荷载沿钢轨的移动问题转化为拾振点以轨枕间距为周期反方向跳跃式移动与荷载只在一个轨枕间距内移动的组合问题。以此,将一个频域积分问题转化为拾振点频域周期解的叠加问题,从而得到了曲线轨道在移动荷载作用下动力响应的解析解。曲线梁的传递函数用传递矩阵法求解。通过对曲线简支梁在移动荷载下振动响应的求解,验证了计算模型的正确性;对比曲线轨道和直线轨道在移动荷载下的振动响应结果,发现:相同荷载条件下,曲线轨道的振动响应大于直线轨道的响应,轨道振动响应频谱与荷载速度密切相关,并且曲线轨道的响应频谱更为丰富。     

扣件弹性失效对车辆-轨道系统动态特性影响研究

通过有限元ANSYS和多体动力学SIMPACK联合仿真,运用车辆-轨道耦合动力学理论,实现车辆-轨道耦合振动整体模型,计算分析扣件失效对车辆及轨道的各项动力学性能指标的影响。研究结果表明:弹性扣件失效引起轨道结构刚度不平顺,尤其是连续失效状态下,加剧轮轨间相互作用,增大了轨道结构,尤其是钢轨、扣件弹性失效点处相邻扣件的动力响应,加速轮轨系统各个部件的损害,但对行车平稳性的影响不大,且在低速状态下,速度对弹性失效相邻扣件节点的支反力变化幅值的影响相对较小。