车桥动力相互作用若干问题的研究

发布时间：2020-03-19 18:23

【摘要】：随着高速铁路的快速发展,车桥系统动力研究进入了深层次、精细化的发展阶段,但仍有部分问题尚未解决:采用经典的移动集中力模型进行车桥系统动力分析往往会增大桥梁动力响应的机理尚未被揭示;针对常用跨度简支梁高效、高精度的车桥动力分析简化算法尚不完善;铁木辛柯梁模型在高速铁路车桥耦合动力研究中的适用性分析未被完全论证。本文的研究内容包括:(1)研究了移动集中力模型增大桥梁动力响应(尤其是共振时的动力响应)的原因。(2)基于车桥动力相互作用机理,提出了一种基于等效阻尼的车桥系统竖向动力分析简化方法。对CRH2和ICE3列车以不同的速度分别通过跨度16m、19.1m、23.1m、32m、40m的简支梁的情况进行了动力仿真计算,并与采用二系悬挂装置的10个自由度的车辆模型过桥的情况进行了多工况对比,来验证此方法的精度。(3)推导了铁木辛柯梁在竖向移动荷载作用下的位移解表达式,并通过ANSYS有限元建模验证了理论推导的正确性。以高速铁路跨度32m简支箱梁为研究对象,分别采用铁木辛柯梁模型和欧拉梁模型计算其在移动列车荷载作用下的动力响应,并加以比较。研究结果表明:(1)由于车桥之间的动力相互作用能够改变桥梁结构的共振特性,对桥梁的动力响应产生质量调谐的作用,从而对共振动力响应影响较大,使其幅值降低。移动集中力模型没有考虑车桥动力相互作用,因此导致计算结果偏大。(2)本文提出的等效阻尼法能够精确地评估桥梁的竖向动力响应,对常用简支梁具有良好的适用性。相比于欧洲规范的附加阻尼法,该方法综合考虑了列车转向架和桥梁的质量比和频率比、一系悬挂装置的特性、桥梁跨度和车辆特征长度等因素的影响,计算精度更高,适用范围更广。(3)由于桥梁的动力响应常由多阶频率和振型计算而得,存在误差积累,因此对于高跨比为1/12～1/9的高速铁路简支梁桥,采用铁木辛柯梁分析其在列车高速作用下的动力响应更为合理。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441.3;U211

【参考文献】

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本文编号：2590538