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钢桁架桥的列车-桥梁耦合振动研究
| 论文题名： | 钢桁架桥的列车-桥梁耦合振动研究 |
| 关键词： | 钢桁架桥;列车空间;耦合振动;动力响应;自振频率 |
| 摘要： | 近几十年来，随着科学技术水平的不断提高，人类社会快速发展，高速铁路系统得到迅猛发展，铁路线路中的桥梁数量随之增多，车辆的安全运行与桥梁的合理设计逐渐受到重视。当车辆以一定的速度驶过桥梁时，会引起桥梁结构的振动，反之，桥梁的振动作用于车辆，又会影响车辆的振动，这样，桥梁与桥上车辆便构成了一个相互作用的系统，研究这个系统对车、桥的安全性是有必要的。 本文分别通过理论研究、缩尺模型试验和数值模型分析，对车桥耦合振动系统，但主要对桥梁子系统做了如下一些研究。 （1）在做出一些假设的条件下，建立了42自由度的列车空间多刚体动力学模型和桥梁的有限元模型，通过线性蠕滑理论和Hertz线性化理论建立了轮轨接触模型，使用Newmark-β法进行计算求解，通过其解的讨论，得出通过减小时间步长的方法使其解收敛的方法； （2）以德龙烟线线路德州至大家洼段铁路中一座64m单线铁路钢桁架桥为原型，自制1:48桥梁缩尺模型，用试验的方法测量了桥梁的弹性模量和固有自振频率。通过桥梁的动力试验，控制列车模型过桥的速度，采集桥梁位移与加速度数据，初步得出桥梁的动力响应随车辆过桥速度的增快而增大的结果； （3）使用有限元ANSYS软件对上述桥梁建立有限元模型，首先与相应的试验数据做比对，得到合理的有限元模型，之后用此模型做一些参数分析，发现桥梁动力响应并非完全随车速的增快而增大，并分析了其原因。接着进行了参数分析，并得到以下结论：在一定范围内，桥梁动力响应随弹性模量的增大而减小，超出此范围时，桥梁动力响应受弹性模量的影响甚微；阻尼比越大，桥梁的动力响应值越小，但阻尼比对桥梁动力响应影响程度较小；在弹性变形范围内，桥梁动力响应与列车荷载呈线性增长趋势；当列车总长度小于桥梁跨度时，桥梁动力响应随列车车厢数量的增加而增大，当列车总长度大于桥梁跨度时，桥梁动力响应增量将趋于平缓。 （4）根据参数分析得出的结论，针对这些参数，提出了一些列车安全行驶和保证桥梁结构安全的措施，例如：合理选用钢材，防止列车超载，设置阻尼器等方法，对桥梁实际工程与设计具有一定参考价值。 |
| 作者： | 郭翔 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 孙跃东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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