设置MR-TMD系统的跨线天桥在正线列车下的振动控制研究

对设置MR-TMD系统的跨线人行天桥在正线列车从其下方高速通过时的振动响应的抑制方法进行了研究。建立了设置TMD或MR-TMD系统的跨线人行天桥在列车风与列车引起的非一致激励环境振动共同作用下的智能控制方法,并以某跨线人行天桥为工程背景,根据不同类型的控制装置和控制算法对该跨线天桥在正线列车通过时的振动响应控制进行了研究,同时将仅采用TMD系统、采用MR-TMD系统的开关控制算法和采用MR-TMD系统的固定增量控制算法的控制效果进行对比分析。研究结果表明:采用MR-TMD系统的跨线天桥对于抑制由于高速列车通过时的振动响应非常有效,相应的舒适度也能得到极大改善,同时,采用MR-TMD系统的固定增量控制算法对跨线天桥的抑制效果明显优于其他类型的控制方法。     

车-桥耦合振动2020年度研究进展

车桥耦合振动的主要研究内容包括轨道不平顺作用下的车桥耦合振动及随机振动、风车桥耦合振动、地震车桥耦合振动、新型轨道车辆-轨道梁耦合振动等方面。当前,中国铁路桥梁建设面临更大跨度、高速度、高舒适度等新的挑战,在风荷载及列车荷载等外部激励作用下,车桥间相互作用越发显著。如何准确预测实际复杂风环境下车桥耦合系统动力响应及高速列车的行车走行性,并为桥梁设计、线路运营、维护及管理提供技术指导,成为2020年度车桥耦合振动领域的研究热点和发展趋势。     

人行天桥在正线列车通过时的风振响应分析

对正线列车高速通过进站人行天桥时,人行天桥在列车风荷载作用下的振动响应进行了研究。根据时均化的Reyholds平均Navier-Stokes方程进行湍流数值模拟,并选取RNGk-ε湍流模型完成N-S方程的闭合,采用计算流体动力学分析软件Fluent完成高速列车过站时的三维紊态外流场的模拟,从而得到列车高速通过人行天桥时,作用在天桥表面上的风荷载时程曲线。最后通过有限元分析软件Ansys将已模拟的列车风荷载作用在人行天桥的表面,得到人行天桥的振动响应。结果表明,当列车高速通过进站人行天桥时,列车风对人行天桥的舒适度影响较大。     

地铁列车运行诱发地面邻近建筑振动的数值模拟研究

为研究城市地铁运行产生的振动波在地面邻近建筑物中的传播规律,以地铁沿线邻近建筑为研究对象,参数取值参考实际工程量值范围,建立地铁列车-轨道-隧道-地层-建筑物整体有限元数值模型,重点研究地面邻近建筑中同楼层和不同楼层间振动响应的传递分布规律和频谱特性。结果表明：地铁运行对建筑的振动激励以中低频1~50 Hz为主;房间面积越大,楼板自振频率位于激励荷载优势频段范围越多,越易引起楼板共振;楼板跨中点的振动强度通常大于边角点的振动强度,角点的振动会在低频段1.25~2.0 Hz超过楼板跨中点;随着楼层的升高,三向振动加速度响应均呈波动性变化。通过多工况的计算,分析了运行车速、隧道埋深和振中距对邻近地铁建筑物振动响应的影响规律。     

列车-曲线桥梁系统耦合振动分析

为进一步研究列车-曲线桥梁系统耦合振动特性,基于车辆-桥梁/轨道系统动力相互作用分析理论,采用模态叠加法建立列车-曲线桥梁系统的空间耦合振动方程.沿轨道中心线建立移动坐标系,借助坐标转换,确定列车通过曲线桥梁时的几何位置关系; 考虑列车曲线运动特点,基于赫兹弹性接触理论和卡尔克(Kalker)蠕滑理论,解决列车曲线运动时的轮轨接触耦合关系,并对广义力向量进行修正; 采用龙格库塔积分法求解列车-曲线桥梁的动力响应.依据以上理论,研究了曲率半径、曲线超高以及车速对列车-曲线桥梁耦合振动响应的影响规律.分析结果表明:桥梁和列车的振动响应随车速的增大而增大,随着曲线半径的增大而减小.桥梁的振动响应不随曲线超高的增大而变化,列车的振动响应在平衡超高和过超高时较小.     

下穿U型道路在行驶车辆作用下的动力响应

为了解下穿U型道路在车辆荷载作用下的动力特性,通过对车辆、下穿U型道路振动系统的分析,将车-路耦合振动问题分解成两个独立的运动体系,即车辆振动子系统和道路振动子系统．利用车轮和路面的位移协调方程来考虑车路的接触,在空间整体车辆模型振动微分方程推导的基础上,考虑路面不平度的三维空间分布,对路面不平度非一致激励下U型道路的动力响应进行研究．结果表明,当路面平顺时,车-路耦合作用力波动很小;随着路况的变差,车-路耦合作用力迅速增大;在路面不平度的非一致激励下,左右轮作用力存在明显差异．车辆行驶速度对动载系数的影响较小,路面不平度对动载系数的影响较大．路况较差时,应考虑车辆荷载的冲击效应．     

高速铁路随机振动轨道动力响应的概率分析

视车辆、轨道为一个系统,利用弹性系统动力学总势能不变值原理和形成矩阵的"对号入座"法则建立该系统的竖向振动方程,考虑轨道随机不平顺,得到列车5种运行速度下轨道的随机动力响应.列车每种速度下每次得到的轨道动力响应最大值视为随机变量的一次观察值.计算结果表明:列车每种速度下钢轨和轨道板的位移最大值、加速度最大值、车轮加速度最大值以及轮轨力最大值等随机变量均服从正态分布;随着列车运行速度增加,轮轨力最大值随机变量的均值和轨道动力响应最大值随机变量的均值亦增加.     

高速铁路双块式无砟轨道车辆荷载动态传递特征

为研究车辆荷载在无砟轨道中的传递特征,建立车辆-双块式无砟轨道耦合动力学模型,对车辆荷载在无砟轨道主体结构内的动应力和振动加速度传递规律进行研究,并对行车速度、结构尺寸及层间接触状态等影响因素进行分析. 结果表明:车辆荷载的主承载区分布在道床板内,垂向动应力峰值在0.1 m深度之内衰减73%;车辆荷载的主振动区主要分布在道床板内并传递至支承层,垂向加速度峰值在0.1 m深度之内衰减89%;轨道结构动态受力及振动响应均随行车速度的增加而增大;适当减少轨道结构宽度,对其受力和振动特性影响较小. 无砟轨道结构层间插入隔离层,可减小轮轨动力响应及轨道结构动态受力,但结构层间垂向加速度明显增大,插入弹性层,可减小钢轨垂向加速度,但对轮轨动力响应、道床板和支承层动态受力及振动特性影响较小. 所得结论可为无砟轨道设计和优化提供理论参考.     

基于实测响应的斜拉人行桥人致振动舒适度研究

研究了大跨轻柔斜拉人行桥人致振动舒适度问题。基于有限元方法建立了某大跨度斜拉人行桥的分析模型并进行了动力特性分析;进行了该桥在环境脉动激励作用下的动力特性实测和不同人行荷载作用下的动力响应测试;依据英国规范BS5400评价了该桥的振动舒适度状况。结果表明,该桥在人行荷载作用下存在较为显著的振动响应和一定程度的振动舒适度问题。     

铁路路基动力响应的分布规律研究

在模拟了铁路轨道不平顺和高速列车振动荷载的基础上,分析了铁路路基动力响应(位移、加速度、应力)在列车荷载作用下线路横断面的分布规律,得到路基动力响应的横断面分布图,找出了路基动力响应的最不利位置.将模拟计算出的路基动力响应数值与秦沈客运专线现场测试试验的实测数据对比,结果一致.