桥梁轨道折角对列车动力响应的试验研究

通过实车模型在目前世界上规模最大，功能最全的轨道动力学实验室，在国内首次用轨道折角模拟桥梁折角研究了桥梁轨道折角对列车走行性的影响，得出了一些具有实用价值的结论．     

环境温度场对铁路钢-混组合桥梁列车走行性的影响

由于钢-混组合桥梁导热系数存在显著差异,环境温度场对钢-混组合桥梁的结构行为影响较大。对于高海拔地区的钢-混组合桥梁,环境温度效应可能影响列车行驶安全与舒适性。文章以藏区某铁路双线简支钢箱-混凝土组合梁桥为研究对象,通过固-热耦合数值仿真分析研究其环境温度场以及温致效应,并基于车-桥耦合振动分析理论,进行温致效应下的钢-混组合桥梁列车走行性数值仿真分析。研究结果表明：温度效应引起的轨道竖向变形比轨道横向变形更大,两侧轨道的横向变形差异较竖向变形差异更大;温度效应对车辆运行的安全性、组合梁的动力性能影响不大,对车辆运行的平稳性有一定影响。     

辅助墩对大跨度铁路悬索桥抗震性能及列车走行性的影响

为研究辅助墩对铁路悬索桥抗震性能及列车走行性的影响,以主跨828m的某单线铁路悬索桥方案为工程背景,建立了有限元模型,采用反应谱法和时程分析法对比研究了辅助墩对铁路悬索桥地震响应的影响。通过车-桥耦合振动分析,比较了不同位置辅助墩对桥梁和列车动态响应的影响。结果表明:设置辅助墩后,加劲梁的竖向地震反应明显减小,而桥塔的地震响应增大;车辆通过桥梁时,设置辅助墩后梁端竖向转角、车辆竖向加速度和轮重减载率均减小;当辅助墩位置向梁端移动时,梁端竖向转角、车辆竖向加速度及轮重减载率均逐渐减小,车辆响应对辅助墩纵向位置的变化不敏感。     

基于加速度响应的体育馆大跨度楼盖竖向振动有限元分析

结合某实际工程,设计11种楼盖方案,并通过5种不同荷载工况下的人致跳跃荷载所致楼盖竖向振动有限元模拟分析研究,得到有关人致荷载下大跨度楼盖结构竖向振动的主要结论:类共振、二分频类共振有可能成为体育馆大跨度楼盖竖向振动舒适度评价中的控制工况;增大楼盖自振频率可避免发生二分频类共振,但调整后应防止三分频类共振或者其他高频非类共振工况成为控制工况;采用峰值加速度对类共振工况下的舒适度评价较为适用,而非类共振工况下则应同时考虑峰值加速度及其持续时间的综合评价方法;增加梁高及增设平梁底板能有效控制大跨度楼盖结构在人致荷载作用下的竖向振动,在增设平梁底板的情况下增大底板厚度的效果更为明显,而增加楼板板厚则效果不明显。     

行波效应对大跨度悬索桥地震响应的影响分析

为了研究行波效应对大跨度悬索桥地震响应的影响,本文以南沙大桥(原名:虎门二桥)坭洲水道桥为工程背景,建立ANSYS三维空间有限元模型,采用非线性时程分析法研究地震一致激励作用和多点激励行波效应对大跨度悬索桥结构关键位置内力及位移的影响。为使结果更具有普遍适用性,选取了500m/s至8000m/s范围内的9组视波速。研究结果表明:对于大跨度悬索桥,多点激励行波效应对各桥塔塔底内力、塔顶位移、梁端位移及塔梁相对位移影响不同。在视波速超过一定水平时,主塔塔底轴力、剪力及梁端位移均趋近于一致激励情况;而对于塔顶位移及塔梁相对位移,多点激励行波效应下的结构响应与一致激励情况有较大差异。因此,大跨度悬索桥的抗震设计应重点考虑行波效应的影响。     

大跨度铁路悬索桥车-线-桥耦合振动分析

运用车辆-线路-桥梁耦合振动理论,建立相对完善的车辆-线路-桥梁耦合动力学模型。以某座主跨为1120m的悬索桥方案为工程背景,对该方案在ICE3列车以速度160～300km/h作用下桥梁、轨道和车辆的动力性能进行分析,并对主缆和吊索在不同索力下桥梁和车辆的动力响应进行对比研究。     

大跨度钢结构连桥下方车辆荷载对连桥舒适度的影响研究

青岛华润万象城大型商业综合体的钢结构连桥跨度为45m,连桥下方为整体结构的地下室车库顶板.本文通过用SAP2000对该大型钢结构连桥建立的有限元模型,分析了当车库顶板有大量车辆通过时,对上方连桥竖向振动的影响,并进行了现场实测.结果分析表明,当连接连桥的竖向构件刚度足够大时,连桥下方的车辆荷载作用于车库顶板时,对上部连桥桥面的舒适度影响不大;随着竖向构件刚度的减小,对连桥舒适度的影响将不断增大.在结构设计时,适当加大支撑大跨度连桥的竖向构件的刚度,有利于减小桥下方车辆荷载对桥面竖向振动的影响,为同类相关结构的分析和设计提供了重要的参考价值.     

武汉火车站高速列车对建筑结构的振动影响研究

武汉火车站的列车将从站房中高速穿过,通过车辆-等效桥梁耦合系统以及桥梁-站房系统的分步求解,确定了车辆-桥梁-站房结构系统动力学计算的求解策略与方法,研究了列车高速通过站房所引起的建筑结构动力响应以及相应的理论和方法。并针对所得结果选择了合适的评判标准,解决了在高速列车穿越引起的振动下建筑结构的安全、经济及使用性能的问题。     

F轨对中低速磁浮列车-桥梁系统竖向耦合振动的影响研究

为了探讨F轨对中低速磁浮列车-桥梁系统竖向耦合振动响应的影响,以某中低速磁浮试验线20m预应力混凝土简支梁为研究对象,考虑基于位移-速度-加速度反馈的PID主动悬浮控制,采用SIMPACK和ANSYS联合仿真,分别建立了考虑F轨和不考虑F轨两种中低速磁浮列车-桥梁系统耦合振动模型,结合现场动载试验,将仿真值与实测值分别在时域与频域内进行对比与验证,着重考察竖向耦合振动响应。结果表明：考虑F轨时,仿真结果与实测结果更为接近|F轨在50~65Hz范围内的局部振动密集,考虑F轨时,桥梁竖向加速度的仿真值与实测值均在此频率范围内出现峰值,而不考虑F轨时在此频率范围内未出现峰值|F轨的局部变形较明显,更类似于短波不平顺,使得磁浮间隙与磁浮力的波动范围更大,导致车辆动位移和振动加速度更大|增加F轨的竖向刚度,可减小桥梁和车体的竖向动力响应值。     

侧风与桥梁振动对车辆行驶舒适性影响研究

风-汽车-桥梁系统空间耦合振动是风-桥、风-汽车及汽车-桥梁系统相互作用三方面协调工作的结果,其振动特性取决于自然风特性、车辆动力特性、桥梁振动特性、车辆和桥梁气动特性相互影响等多种因素,将风、汽车、桥梁三者作为一个相互作用的系统,提出一个较为完善的风-汽车-桥梁系统空间耦合振动分析模型,编制相应的分析模块WVB(wind-Vehicle-Bridge system analysis),并嵌入到自行研发的桥梁结构动力分析软件BDANS(Bridge Dynamic ANalysis System).建立车辆驾驶员位置处驾驶舒适性评价方法.研究侧风与桥梁振动对车辆驾驶 舒适性的作用,并探讨路面粗糙度、平均风速和车速对风环境下行驶在大跨度斜拉桥上车辆驾驶舒适性的影响.研究结果表明:侧风对车辆的竖向驾驶舒适性影响不大而主要影响车辆的侧向驾驶舒适性;桥梁振动对车辆竖向驾驶舒适度影响显著并明显改变其频谱特性.     

斜拉拱桥的动力特性及列车走行性分析

通过建立高速列车与斜拉拱桥的车桥耦合动力分析模型,运用桥梁结构动力学与车辆动力学的研究方法进行动力特性计算,并对斜拉拱桥在高速列车作用下的车桥动力响应进行了分析,验证了高速列车通过斜拉拱桥时的走行安全性与乘坐舒适性。     

Dynamic response of a long span suspension bridge and running safety of a train under wind action

A dynamic analysis model of a wind-train-bridge system is established. The wind excitations of the system are the buffeting and self-excited forces simulated in time domain using measured aerodynamic coefficients and flutter derivatives. The proposed formulations are then applied to a long rail-cum-road suspension bridge. The dynamic responses of the bridge and the train under wind action are analyzed. The results show that the lateral and rotational displacements of the bridge are dominated by wind, while the vertical by the gravity loading of the moving train. The running safeties of the train vehicles are much affected by wind. Under wind conditions of 30–40 m/s, the offload factors, derail factors and overturn factors of the train vehicles exceed the safety allowances, to which great attention should be paid. Translated from Engineering Mechanics, 2006, 23(2): 103–110 [译自: 工程力学]     

上海长江大桥风-轨道车辆-桥耦合振动及抗风行车准则研究

为确定上海长江大桥轨道交通车辆的抗风行车准则,将风、车、桥三者视为一个交互作用、协调工作的耦合动力系统,通过风洞试验测定主梁及车辆的气动参数,采用自主研发的桥梁结构分析软件BANSYS进行风-车-桥耦合动力分析计算。计算结果表明:桥梁和车辆的响应随风速的增大而增大,风荷载对行车的安全性和舒适性有很大影响。当风速小于20m/s时,车辆可按设计车速90km/h运行;当风速在20～30m/s之间时,车速不应大于60km/h;当风速超过30m/s时,应封闭轨道交通。