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大跨度高速铁路连续钢桁梁桥车轨桥系统动力性能安全性研究
| 论文题名： | 大跨度高速铁路连续钢桁梁桥车轨桥系统动力性能安全性研究 |
| 关键词： | 大跨度桥梁;高速铁路;桥梁-轨道-列车耦合系统;联合仿真;动力性能;安全评估 |
| 摘要： | 随着高速铁路建造技术与桥梁设计水平的不断发展与提高，高速铁路里程、列车运行速度以及高速铁路桥梁跨度也得以持续增长。列车高速运行下大跨度高速铁路桥梁-轨道-列车耦合系统的安全性自然而然引起了相关研究工作者们的广泛关注。为了研究高速铁路大跨度桥梁以及运行列车系统的安全性，本文的主要研究内容如下： 首先，本文依托某高速铁路五跨连续钢桁梁桥工程实例，建立了128m+180m×3+128m共计796m的ANSYS多尺度全桥有限元模型，之后对桥梁跨中噪声较小的加速度数据进行频谱分析，运用峰值识取法获得实际桥梁的自振频率并基于修正参数的灵敏度分析，修正桥梁有限元模型并降低服役桥梁与理论模型的差异性，使得理论模型可以良好地代表实际桥梁的服役状态。 其次，通过多体动力学软件UniversalMechanism（UM）生成适用于高速铁路线路的德国低干扰几何轨道谱。同时结合车线桥耦合作用理论，运用UM及ANSYS进行联合仿真，实现桥梁-轨道-列车系统的联合仿真；根据系统中列车振动响应时程曲线和最大值，对比规范安全限值要求，检验车辆模型的正确性；通过对实测倾角及应变传感器数据进行滤波处理，并与车轨桥联合仿真模型所得的桥梁动力响应时程曲线进行对比，发现所建立的桥梁-轨道-列车耦合系统能够从宏观及微观上代表实际系统的服役情况。 最后，引入了桥梁-轨道-列车耦合系统动力性能评价体系，并分别讨论列车速度、列车轴重、列车编组、桥梁结构阻尼及随机轨道不平顺幅值等因素对于列车及桥梁振动响应的影响机理，并根据评价体系对各类运行工况下桥梁、列车状态进行安全评估。结果表明，该桥梁与列车耦合振动的振幅放大速度段为230km/h至250km/h；列车速度越快、轴重越大，桥梁结构阻尼越小，轨道不平顺幅值越大，整体上车桥耦合系统的振动响应越显著；列车编组数量增大会降低桥梁竖向挠度峰值；考虑上述因素在变速度情况下对桥梁竖向位移动力放大系数的影响，合适的阻尼比可以有效降低动力放大系数，起到良好的减振，保护轨道线型的作用；列车安全性和平稳性受到列车运行速度及轨道不平顺幅值影响很大，需加强轨道不平顺监控并控制列车在设计速度250km/h内运行。 |
| 作者： | 李宇晨 |
| 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： | 2021 |
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