車(chē)輛—無(wú)碴軌道—橋梁系統(tǒng)豎向耦合振動(dòng)特性的研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),城市軌道交通、高速鐵路和快速客運(yùn)專線等有軌交通在我國(guó)迎來(lái)了歷史性的發(fā)展機(jī)遇。將形成覆蓋我國(guó)主要城市的城市公共交通、快速客運(yùn)和高速鐵路等網(wǎng)絡(luò)。少維修、高穩(wěn)定性的無(wú)碴軌道的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,是有軌交通軌道結(jié)構(gòu)發(fā)展的必然趨勢(shì).但無(wú)碴軌道存在結(jié)構(gòu)剛性大,同時(shí)反射部分噪聲等缺點(diǎn)，因此減振降噪是無(wú)碴軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須解決的問(wèn)題。 由于無(wú)碴軌道結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,目前國(guó)內(nèi)外采用的車(chē)橋系統(tǒng)動(dòng)力分析模型,大多沒(méi)有詳細(xì)考慮橋上軌道結(jié)構(gòu)的建模以及

2、車(chē)輛、無(wú)蹅軌道和橋梁之間的動(dòng)力耦合作用.無(wú)蹅軌道結(jié)構(gòu)減振理論研究的滯后,顯然無(wú)法滿足我國(guó)有軌交通快速發(fā)展的技術(shù)需求。 本文著重探討了無(wú)踏軌道結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)動(dòng)力耦合系統(tǒng)(車(chē)輛、鋼軌、無(wú)蹅軌道和橋梁等系統(tǒng))的影響規(guī)律及其工程應(yīng)用.本文的研究工作主要包括以下六個(gè)方面： (1)建立了較為完善的無(wú)碴軌道、橋梁和車(chē)輛耦合振動(dòng)的模型:對(duì)于廣泛應(yīng)用于有軌交通的三種無(wú)碴軌道結(jié)構(gòu),即板式軌道、彈性支承塊式軌道和浮置板式軌道,本文系統(tǒng)地分析了它們

3、的結(jié)構(gòu)特點(diǎn).將其視為二級(jí)隔振系統(tǒng),并根據(jù)軌道板長(zhǎng)度尺寸的大小,建立了軌道板結(jié)構(gòu)基于彈性支承上的自由一自由邊界的梁和剛體兩種模型,并且考慮了車(chē)輛、鋼軌、無(wú)蹅軌道、橋梁運(yùn)動(dòng)方程的動(dòng)力耦合作用,分別進(jìn)行了系統(tǒng)的比較、分析和求解,同時(shí)討論了兩種模型的適用范圍:給出了彈性支承的多跨連續(xù)Euler梁的理論模型以及本征值問(wèn)題的求解方法,得到了連續(xù)支承Euler梁的本征值問(wèn)題理論解,從理論上證明了將鋼軌看作有限長(zhǎng)簡(jiǎn)支梁的可靠性。 (2)軌道板結(jié)

4、構(gòu)特性的減振分析:分析了軌道板的結(jié)構(gòu)特性,即質(zhì)量、抗彎剛度、高度和縱向布置等方面對(duì)車(chē)輛、無(wú)蹅軌道和橋梁耦合振動(dòng)影響的規(guī)律,本文的分析表明軌道板的質(zhì)量增加與車(chē)橋振動(dòng)的改善無(wú)必然聯(lián)系,而系統(tǒng)的振動(dòng)與軌道板的抗彎剛度和軌道板的縱向布置有關(guān),并定量分析了它們之間的關(guān)系；建議高架橋上的軌道板結(jié)構(gòu)(包括浮置板)采用空心板,以減輕橋梁的恒載和增加軌道板的抗彎剛度. (3)軌道板下支承材料性能的減振分析：系統(tǒng)地分析了連續(xù)整體型軌道板和預(yù)制式軌道

5、板下支承材料的剛度系數(shù)、阻尼系數(shù)和支承間距的變化等因素對(duì)鋼軌、箱梁和車(chē)廂振動(dòng)的影響規(guī)律,為了取得較為理想的減振效果,對(duì)支承材料的剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)值給出了合理的取值范圍,對(duì)軌道板下支承的材料特性的選擇給出了建議. (4)鋼軌下橡膠墊材料性能的減振分析:系統(tǒng)地分析了連續(xù)型軌道板和預(yù)制式軌道上或軌下橡膠墊的剛度系數(shù)、阻尼系數(shù)的變化對(duì)鋼軌、橋梁和車(chē)廂振動(dòng)的影響規(guī)律,為了取得較為理想的減振效果,對(duì)軌下膠墊的剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)值給出了合理

6、的取值范用,對(duì)軌下膠墊的剛度系數(shù)、阻尼系數(shù)等材料性能的選擇給出了建議。 (5)秦沈客運(yùn)專線板式無(wú)碴軌道的減振結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)：對(duì)秦沈客運(yùn)專線沙河大橋橋上通過(guò)高速列車(chē)時(shí)不能滿足車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)性標(biāo)準(zhǔn)的情況,通過(guò)車(chē)橋耦合振動(dòng)的分析,從軌道板的結(jié)構(gòu)(采用空心板、增加截面抗彎剛度、修正縱向尺寸)、軌道板下的橡膠墊布置以及軌下膠墊的材料性能等方面通過(guò)車(chē)橋耦合振動(dòng)分析等方面,提出了滿足車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)性標(biāo)準(zhǔn)和橋梁動(dòng)力性能評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的若干改進(jìn)的建議.