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高速铁路桥梁线形变化对车轨桥系统动力性能影响研究
| 论文题名： | 高速铁路桥梁线形变化对车轨桥系统动力性能影响研究 |
| 关键词： | 高速铁路桥梁;车轨桥系统;线形变化;轨道不平顺;动力性能;联合仿真 |
| 摘要： | 近些年来，我国的高速铁路建设事业获得了快速发展，同时高速列车的安全运营也受到了极大关注。国内外高速铁路多年运营管理经验表明，轨道不平顺是列车行驶过程中脱轨和颠覆的重要诱因之一。目前，高铁线路大量采用了以桥代路且铺设无砟轨道的技术方案来保证线路平顺度。但是，桥梁结构也存在梁体变形、墩台不均匀沉降等问题。因此，本文开展了桥梁线形变化对车轨桥系统动力性能的影响研究，评估了列车在不同工况下运行的安全性与平稳性，这对于保障高速铁路的安全运营和指导高速铁路桥梁设计都具有重要意义。 首先，本文依托运粮河特大桥工程实例，建立了32米跨箱梁有限元模型，基于灵敏度分析方法对模型进行了修正，根据后期变形最大原则确定了日本规范作为箱梁徐变计算模式。根据仿真结果讨论了梁体的变形发展过程，预测了铺轨完成后梁体残余变形量为8.2mm。然后假定轨道与梁体变形协调，采用圆弧曲线模拟箱梁残余变形并叠加到德国高铁低干扰轨道谱中生成了新的轨道不平顺时域样本。 其次，基于列车-轨道-桥梁动力相互作用原理，使用 UM多体动力学软件和ANSYS有限元软件，通过UM FEM模块实现了列车-轨道-桥梁系统的联合仿真。其中，动车组模型考虑8节编组每节车厢35个自由度，桥梁模型采用ANSYS实体单元。综合列车、桥梁动力响应时程图和峰值，对比规范限值要求和已有文献的相关计算数据，车轨桥联合仿真模型能够较准确的模拟列车过桥的实际情况。 最后，引入了车轨桥系统动力性能评价标准，设置了36种工况来研究桥梁线形变化对车轨桥系统动力性能影响。结果表明，列车安全性和平稳性控制指标为轮重减载率、垂向斯佩林指标，当桥梁线形变化在30mm以内时，能保证现行列车的运行安全与平稳要求。然后，在桥梁上拱8.2mm、时速300公里情况下，探讨了轨道随机不平顺和桥梁线形变化综合作用的影响。结果表明，轨道垂向随机不平顺对列车、桥梁所有动力指标影响均十分显著且呈正相关，脱轨系数对两方向轨道随机不平顺幅值均反应敏感，是给定工况下列车运行安全的控制指标，当横向调幅系数>1.5且垂向调幅系数>2.0时，列车处于不安全运行状态。 |
| 作者： | 姜博 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 李顺龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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