高速列车会车对跨线桥的风致响应分析

发布时间：2020-04-08 19:26

【摘要】：高速列车会车引起的空气动力学问题,不仅使乘客受到压力冲击,而且对跨线结构产生较强压力波。为了研究高速列车会车引起的列车风对跨线桥梁的影响,采用数值模拟方法,利用计算流体动力学软件Fluent对高速列车会车对跨线桥梁的风压时程以及风压分布进行了分析模拟,并且将三维数值模拟列车以250km/h通过桥梁时的风压时程与德州东站现场实测结果对比,验证数值模拟的可靠性。将计算风压加载到桥梁Midas模型进一步分析了该桥的特征值及风致响应问题。基于三维、粘性、非定常、不可压缩,粘性N-S方程,采用k-ε两方程模型,建立高速列车会车桥梁时数值模型。对以下三种工况下的列车风在桥梁表面的风压分布规律进行了研究:(1)不同会车速度,包括250km/h、300km/h、350km/h等速交会。(2)列车间不同线间距,包括10.2m、11.2m、12.2m。(3)不同桥梁矢高,包括7m、8m、9m。通过数值模拟分析得到桥梁迎风面横桥向和纵桥向的风压时程曲线,获得压力峰值的分布规律。研究结果表明:列车的会车速度越高列车风的影响范围越大,线间距对桥梁表面风压分布作用不明显,桥梁矢高越低列车风对桥梁影响越大。利用有限元分析软件Midas,对桥梁上部桁架结构建立有限元分析模型,通过特征值分析得到了振型形状、固有周期频率、振型参与系数等动力特性。将Fluent获得的计算风压时程曲线加载到钢桁桥上,对列车会车风荷载作用下桥梁的动力响应进行分析,时程分析结果表明同一运行速度下,列车风引起的钢桁架风致响应,其竖向位移明显小于横桥向位移。同时列车风荷载和列车移动荷载耦合工况下发现列车移动荷载对桥梁动力响应的影响系数较大。随着会车速度的提高,钢桁桥的横向响应也更加明显,而竖桥向的风致响应与之成反比。
【图文】：

背景及研究目的题背景，世界上高速铁路的三大主要部分包括以“子弹列车”闻名的日国的 TGV 系统（法语意思高速动车组）以及德国 ICE 系统。条东海道新干线开始通车运营。我国于 2002 年建成第一条客往沈阳的客运专线，设计营运时速高达 200km/h，是中国步入。经过 2007 年中国铁路第六次大提速，高速列车的运行速～250 km/h。京津城际铁路于 2008 年 8 月运行速度达到 350k计规范 2014》规定设计时速分为 250、300、350 公里三级。 1990 年，，中国铁道部就完成了“京沪高速铁路线路方案构想 2007 年十年里，经过了六次大提速，和谐号列车终于进入人车时速高达 250km/h，这是既有线提速能达到的最高速度。后制了具有自主外形设计的 CRH380 系列动车组，如图 1-1 所

河北工程大学硕士学位论文学轨道交通安全教育部重点实验室拥有自主设计、全世界列车空气动力性能及撞击模拟实验装置，在列车空气动力世界的成果，国内几乎所有流线型高速列车的外形结构设完成。针对列车空气动力学问题，试验装置主要包括红外测距系统、稳态压力测试系统等实验系统。如图 1-2 所示
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441.3

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本文编号：2619739