考虑船撞作用及桥墩损伤的车桥耦合动力分析

发布时间：2017-09-30 16:27

  本文关键词：考虑船撞作用及桥墩损伤的车桥耦合动力分析

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【摘要】：随着高速铁路的持续发展和列车速度的不断提高,高速铁路线路中桥梁所占的比例越来越大,振动问题日趋突出,船舶撞击桥梁结构事故也时常发生。本文在车桥耦合振动理论的基础上,对船舶撞击荷载作用下车桥耦合系统的动力响应及列车运行安全进行了研究,并对考虑桥墩撞击损伤后的桥上列车行车安全进行了分析。主要研究内容如下：(1)对国内外船舶撞击桥梁结构引发的重大事故及相关研究现状进行了综述,对车桥耦合振动研究内容及分析方法进行了总结,归纳了有关船舶撞击荷载的规范及经验公式。(2)建立了船舶撞击荷载作用下车桥系统动力分析模型,其中车辆子系统以多刚体动力学建立,桥梁子系统通过有限元软件ANSYS建立,两者通过垂向、横向轮轨密贴假定联系在一起,船舶撞击荷载以节点时程力的方式加载到相应桥墩节点上,通过全过程迭代法求解车桥系统动力方程。(3)以京沪高速铁路5×32m简支梁桥为例,对有、无船舶撞击荷载作用下车桥系统的动力响应进行了计算分析,并分别考虑了列车速度、船舶撞击桥墩位置、桥墩截面形式对车桥系统动力响应的影响。结果表明：船舶撞击荷载作用下桥梁横向动力响应显著增加,并对桥上列车的运行安全有较大影响。(4)通过将被撞桥墩局部区域的刚度进行折减,对桥墩局部损伤下车桥系统动力响应进行了研究。计算分析了桥墩局部损伤程度、损伤位置对车桥系统动力响应的影响。研究表明：由撞击荷载引起的桥墩墩底损伤,对车桥系统动力响应影响较大。
【关键词】：高速铁路 简支梁桥 车桥耦合 撞击荷载 损伤 动力响应 行车安全
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441.3
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-26
• 1.1 研究背景12-19
• 1.1.1 高速铁路的发展12
• 1.1.2 桥梁振动问题12-13
• 1.1.3 船舶撞击导致的桥梁破坏13-19
• 1.2 船舶撞击作用下桥梁振动研究现状19-21
• 1.3 车桥耦合振动问题研究现状21-23
• 1.4 车桥耦合振动的分析方法23-24
• 1.5 本文研究内容24-26
• 2 船舶撞击荷载26-38
• 2.1 国内外规范及经验公式26-31
• 2.1.1 国外规范及经验公式26-28
• 2.1.2 国内规范及经验公式28-31
• 2.2 船舶撞击桥梁的动力荷载31-35
• 2.3 船舶撞击作用下车桥系统动力分析的荷载取值方法35-36
• 2.4 本章小结36-38
• 3 船舶撞击荷载作用下车桥系统动力分析模型38-54
• 3.1 车辆模型38-45
• 3.1.1 车辆模型的基本假定38-40
• 3.1.2 车辆运动方程的建立40-45
• 3.2 桥梁模型45-47
• 3.2.1 桥梁模型的基本假定45-46
• 3.2.2 桥梁模型的建立46-47
• 3.3 轮轨力47-48
• 3.4 轨道不平顺48
• 3.5 船舶撞击荷载48-49
• 3.6 车桥系统动力方程的建立和求解方法49-52
• 3.6.1 车桥系统动力方程的建立49-51
• 3.6.2 全过程迭代法求解车桥系统动力方程51-52
• 3.7 本章小结52-54
• 4 船舶撞击荷载作用下车桥动力响应及行车安全54-76
• 4.1 多跨简支梁桥自振特性分析54-56
• 4.1.1 工程背景54-55
• 4.1.2 桥梁自振特性分析55-56
• 4.2 计算参数56-60
• 4.2.1 车辆参数56-57
• 4.2.2 轨道不平顺57-58
• 4.2.3 船舶撞击荷载58-59
• 4.2.4 车桥系统动力响应评定标准59-60
• 4.3 全过程迭代法收敛特性60-61
• 4.4 船舶撞击荷载作用下车桥系统动力响应分析61-73
• 4.4.1 桥梁动力响应61-64
• 4.4.2 车辆动力响应64-65
• 4.4.3 列车速度对车桥动力响应的影响65-68
• 4.4.4 船舶撞击桥墩不同位置对车桥动力响应的影响68-71
• 4.4.5 桥墩截面形式不同对车桥动力响应的影响71-73
• 4.5 本章小结73-76
• 5 考虑桥墩局部损伤时的车桥动力响应及行车安全76-94
• 5.1 考虑桥墩撞击位置出现局部损伤时的车桥动力响应分析76-81
• 5.1.1 桥梁动力响应77-80
• 5.1.2 车辆动力响应80-81
• 5.2 桥墩撞击位置的局部损伤程度对车桥动力响应的影响81-84
• 5.3 桥墩损伤位置不同对车桥动力响应的影响84-87
• 5.4 桥墩墩底损伤对车桥动力响应的影响87-91
• 5.5 本章小结91-94
• 6 结论与展望94-98
• 6.1 论文主要研究内容和结论94-95
• 6.2 有待进一步研究工作展望95-98
• 参考文献98-102
• 作者简历102-106
• 学位论文数据集106

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本文编号：949253