高速铁路钢-混结合箱梁桥车致振动与结构噪声预测分析与试验验证

为了高效、快速地进行钢-混结合箱梁车致振动与结构噪声的预测，基于虚拟激励法-辛方法(PEM-SM),将轨道不平顺作为平稳性的随机激励，轨道结构视为无限长的周期性子结构，在频域内求解轨道系统的动力响应，建立有限元-边界元(FE-BEM)、统计能量(SEA)混合预测模型。将一32m高速铁路钢-混结合箱梁声振试验结果作为依据，验证所提方法与预测模型的有效性。分析结果表明：桥梁总振级和总声压级整体随着列车速度的增加而增大；钢梁腹板的总振级和总声压级均大于钢梁上翼缘和底板，腹板也是主要的声辐射构件。     

基于虚拟激励法列车脱轨系数概率统计研究

为探讨高速铁路列车脱轨系数安全指标的随机特性,基于虚拟激励法与极值理论,采用多体动力学理论与有限元法建立车桥随机振动模型。采用垂向密贴、横向线性蠕滑轮轨关系建立车-桥耦合系统动力学方程;运用虚拟激励法将轨道不平顺转化为一系列频率点处简谐荷载的叠加,将非平稳问题转化为确定性的时间历程问题,通过分离迭代法求得轮轨力功率谱;基于调制函数,采用谐波叠加法在每一时刻求和得到轮轨力时程样本;通过极值理论探究脱轨系数最大值概率分布函数并求得其最大值。同时讨论了不同挠跨比情况下,轮轨力功率谱的平稳特性。基于该计算模型,以24.6 m混凝土简支梁为研究对象,研究不同车速下脱轨系数极值分布情况。研究结果表明:极值分布能很好的求得不同车速下的脱轨系数极值;速度越大,脱轨系数极值分布的离散型越强,对应的99.73%置信度脱轨系数值越大;置信度99.73%对应极值能较好的控制住时域样本最大值;就所研究的工况而言,桥梁变形对轮轨力功率谱平稳特性的影响很小。     

基于Timoshenko梁理论的钢-混组合梁动力刚度矩阵法

基于Timoshenko梁理论提出了适用于分析钢-混组合梁自振特性的动力刚度矩阵法,该计算模型中考虑了钢-混结合面剪切滑移、剪切变形和转动惯量的综合影响。动力刚度矩阵推导过程中未引入近似位移场或力场,因此,计算结果是准确的。与其他Timoshenko梁模型最大的不同是假设混凝土子梁和钢梁分别具有独立的剪切角,这个假设更加符合组合梁的实际运动,因此,计算结果更加准确。与已发表文章中的试验梁频率计算结果作对比分析;并讨论了不同剪力键刚度、跨高比时,剪切变形和转动惯量对钢-混组合梁自振频率的影响。结果表明:相对于已有的Euler-Bernoulli组合梁、子梁转角相同假设的Timoshenko组合梁模型,文中计算方法具有更高的计算精度,尤其是对于高阶频率;频率越高、剪力键刚度越大或跨高比越小,Euler-Bernoulli组合梁模型计算结果误差越大;对于1阶、2阶和3阶频率,高跨比分别大于10、18和25后,Euler-Bernoulli组合梁模型计算结果误差小于5%。     

基于Timoshenko梁理论的钢-混组合梁动力折减系数

基于Timoshenko梁理论,推导了考虑剪切滑移影响的钢-混组合梁的运动微分方程,得到了简支钢-混组合梁的自振频率和振型的显式解析表达式。提出了更适用于钢-混组合梁动力分析的动力折减系数,并给出了“刚度折减系数”和“频率折减系数”的解析表达式。与已有基于Euler-Bernoulli梁理论的动力折减系数进行了对比分析,讨论了剪力键刚度、剪切变形、转动惯量、跨高比对频率折减系数的影响。结果表明：当进行钢-混组合梁动力分析时,尤其是跨高比较小的组合梁,可以忽略转动惯量的影响,但不可忽略剪切变形的影响。     

考虑剪切变形的连续钢-混组合梁动力特性分析EI北大核心CSCD

考虑剪切变形和剪切滑移的影响,提出了一种适用于分析连续钢-混组合梁(steel-concrete composite continuous beams, SCCCBs)动力特性的理论模型。把连续钢-混组合梁的n-1个中间支撑代替为未知反力Ri(i=n-1),从而连续组合梁的动力学问题退化为承受未知荷载的简支组合梁动力学问题。通过Laplace变换和逆变换,得到包含未知反力的振型函数。代入梁端和中间支撑边界条件,即可获得关于n-1个未知反力的线性方程组,由其系数矩阵行列式不为0即可求得自振频率。模型中把混凝土子梁和钢梁分别按照独立的Timoshenko梁单元考虑,相比于子梁同剪切转角假设模型和不考虑剪切变形的模型,具有更高的计算精度。最后,分析了剪切变形、边中跨比和跨高比等因素对连续钢-混组合梁自振特性的影响。结果表明:该理论计算结果具有更高的计算精度;当L/(nh)>10时,可忽略剪切变形对连续钢-混组合梁自振频率的影响。