鋼桁架橋的列車-橋梁耦合振動研究.pdf

1、近幾十年來，隨著科學技術水平的不斷提高，人類社會快速發(fā)展，高速鐵路系統(tǒng)得到迅猛發(fā)展，鐵路線路中的橋梁數(shù)量隨之增多，車輛的安全運行與橋梁的合理設計逐漸受到重視。當車輛以一定的速度駛過橋梁時，會引起橋梁結構的振動，反之，橋梁的振動作用于車輛，又會影響車輛的振動，這樣，橋梁與橋上車輛便構成了一個相互作用的系統(tǒng)，研究這個系統(tǒng)對車、橋的安全性是有必要的。
　　本文分別通過理論研究、縮尺模型試驗和數(shù)值模型分析，對車橋耦合振動系統(tǒng)，但主要對橋梁

2、子系統(tǒng)做了如下一些研究。
　?。?）在做出一些假設的條件下，建立了42自由度的列車空間多剛體動力學模型和橋梁的有限元模型，通過線性蠕滑理論和Hertz線性化理論建立了輪軌接觸模型，使用Newmark-β法進行計算求解，通過其解的討論，得出通過減小時間步長的方法使其解收斂的方法；
　　（2）以德龍煙線線路德州至大家洼段鐵路中一座64m單線鐵路鋼桁架橋為原型，自制1:48橋梁縮尺模型，用試驗的方法測量了橋梁的彈性模量和固有自振頻

3、率。通過橋梁的動力試驗，控制列車模型過橋的速度，采集橋梁位移與加速度數(shù)據，初步得出橋梁的動力響應隨車輛過橋速度的增快而增大的結果；
　?。?）使用有限元ANSYS軟件對上述橋梁建立有限元模型，首先與相應的試驗數(shù)據做比對，得到合理的有限元模型，之后用此模型做一些參數(shù)分析，發(fā)現(xiàn)橋梁動力響應并非完全隨車速的增快而增大，并分析了其原因。接著進行了參數(shù)分析，并得到以下結論：在一定范圍內，橋梁動力響應隨彈性模量的增大而減小，超出此范圍時，橋梁

4、動力響應受彈性模量的影響甚微；阻尼比越大，橋梁的動力響應值越小，但阻尼比對橋梁動力響應影響程度較小；在彈性變形范圍內，橋梁動力響應與列車荷載呈線性增長趨勢；當列車總長度小于橋梁跨度時，橋梁動力響應隨列車車廂數(shù)量的增加而增大，當列車總長度大于橋梁跨度時，橋梁動力響應增量將趨于平緩。
　?。?）根據參數(shù)分析得出的結論，針對這些參數(shù)，提出了一些列車安全行駛和保證橋梁結構安全的措施，例如：合理選用鋼材，防止列車超載，設置阻尼器等方法，對橋