地震作用下轨道桥梁的动力响应及行车安全简化分析方法研究

发布时间：2017-09-10 22:16

  本文关键词：地震作用下轨道桥梁的动力响应及行车安全简化分析方法研究

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【摘要】：轨道桥梁由于其占地面积小、空间利用率高、轨道平顺度高等特点,已成为城市轨道交通的重要组成部分。随着我国城市轨道交通的快速发展,轨道交通的安全性越来越受到人们的重视,我国是一个地震频发的国家,地震作用是影响轨道桥梁上行车安全的重要因素,因此地震作用下轨道桥梁的行车安全性是必须重视的问题。 针对以上问题,本文根据已有的车-轨-桥系统动力方程编制了车-轨-桥系统地震响应分析程序,并以预应力混凝土箱型简支轨道桥梁和箱型连续梁轨道桥为研究对象,分析轨道桥梁的动力响应及行车安全简化分析方法。具体研究内容如下： (1)为研究地震波频谱特性等对轨道桥梁行车安全的影响,分别将实测地震波、人工地震波、简谐波输入到车-轨-桥系统地震响应分析程序中,得到车-轨-桥系统在三种地震波作用下的动力响应,并进行对比分析,结果表明人工地震波作用下的车-轨-桥系统动力响应与实测地震波作用下的结果更相近,因此选用人工地震波作为输入地震波； (2)根据《中国地震动参数区划图》中对地震强度和周期的规定,采用三角级数法模拟生成不同强度和周期的人工地震波,并将其分别输入到车-轨-桥系统地震响应分析程序中,计算车-轨-桥系统的地震响应； (3)采用日本关于行车安全度的评价指标作为地震时桥上车辆运行安全的评定标准,得到了列车脱轨临界状态时的桥梁动力响应；以列车脱轨临界状态时的桥梁动力响应作为桥梁振动的限值,统计得到了在不同强度和频率的地震波作用下的桥梁振动限值,绘制桥梁振动限值曲线,并利用拉格朗日插值法得到曲线的数学表达式,以期供实际桥梁抗震设计时参考使用； (4)根据车辆发生危险时的运动状态对精细的车-轨-桥系统模型进行简化,得到简化的车-轨-桥系统模型,利用力的平衡原理探讨基于简化模型的行车安全分析方法,并结合基于精细车-轨-桥系统模型的桥梁横向振动限值计算得到简化的行车安全评价标准。
【关键词】：车-轨-桥系统模型 人工地震波 简化模型 行车安全性限值
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U441.3;U447;U298.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1. 绪论8-17
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 轨道交通系统动力学问题9-10
• 1.3 国内外车桥振动问题研究历程10-15
• 1.4 地震作用下车桥动力响应的研究现状15-16
• 1.5 本文主要内容16
• 1.6 本章小结16-17
• 2 地震作用下车-轨-桥系统的动力响应分析的精细模型17-28
• 2.1 车-轨-桥动力相互作用原理17
• 2.2 车辆-轨道-桥梁系统动力学建模方法17-18
• 2.3 车辆动力平衡方程组18-21
• 2.4 车-轨-桥系统动力方程21-25
• 2.4.1 车辆部分矩阵21-22
• 2.4.2 轨道-桥梁部分矩阵22-23
• 2.4.3 车-轨-桥相互作用部分矩阵23
• 2.4.4 系统荷载向量23-24
• 2.4.5 Newmark-β逐步积分法24-25
• 2.5 地震作用下的车-轨-桥系统动力方程25-27
• 2.6 本章小结27-28
• 3 基于精细车-轨-桥模型的地震响应分析28-66
• 3.1 Midas Civil有限元软件简介28
• 3.2 简支轨道桥梁地震响应分析28-49
• 3.2.1 建立桥梁模型29-30
• 3.2.2 简支梁桥模型频域分析30-31
• 3.2.3 地震对简支轨道桥梁动力响应的影响31-49
• 3.2.3.1 地震波的模拟31-33
• 3.2.3.2 实测地震波作用下简支轨道桥梁的动力响应33-35
• 3.2.3.3 简谐波作用下的车桥动力响应35-37
• 3.2.3.4 人工地震波作用下的车桥动力响应37-39
• 3.2.3.5 保证车辆运行安全的桥梁振动限值确定39-49
• 3.3 连续轨道桥梁地震响应分析49-65
• 3.3.1 建立桥梁模型50-51
• 3.3.2 连续轨道桥梁模型频域分析51-52
• 3.3.3 地震对连续轨道桥梁动力响应的影响52-65
• 3.3.3.1 实测地震波作用下连续轨道桥梁的动力响应52-53
• 3.3.3.2 简谐波作用下的车桥动力响应53-54
• 3.3.3.3 人工地震波作用下的车桥动力响应54-55
• 3.3.3.4 保证车辆运行安全的桥梁振动限值确定55-65
• 3.4 本章小结65-66
• 4 基于简化车-轨-桥模型的行车安全分析66-70
• 4.1 理论推导66-68
• 4.2 理论应用68-69
• 4.3 本章小结69-70
• 5 研究成果与展望70-72
• 5.1 研究成果70-71
• 5.2 展望71-72
• 参考文献72-77
• 申请学位期间的研究成果77-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：826947