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铁路高墩桥梁车桥耦合振动及横风对车桥响应的影响研究
| 论文题名： | 铁路高墩桥梁车桥耦合振动及横风对车桥响应的影响研究 |
| 关键词： | 铁路桥梁;高墩;车桥耦合振动;横向风荷载 |
| 摘要： | 目前铁路高墩桥梁的墩高已超过百米,建成通车也有近十年的时间,然而有关高墩桥梁的动力性能一直不清楚.在考虑风荷载作用下的车桥耦合振动时主要强调脉动风的影响,而忽视了静力风荷载的作用,特别是风荷载对车桥振动响应的影响机理并不清楚,缺少风荷载对车桥振动响应影响的全过程对比分析.对一系悬挂且为变摩擦阻尼的货车采用二系悬挂和线性阻尼的方法与实际情况不符;在处理轮轨之间的几何约束和相互作用力时一般都采用线性关系和小蠕滑理论,在车桥耦合振动方面未见有考虑大蠕滑以及由此引起的蠕滑力饱合特性的计算方法,而这在实际情况中是客观存在的,尤其是在考虑横风作用时采用线性小蠕滑理论的计算方法是其有局限性的.针对以上问题,本文的工作主要包括以下三个方面:1、在车桥耦合响应中直接按一系悬挂和变摩擦阻尼来建立货车的动力计算模型,在处理轮轨作用力时以Kalker的线性接触理论为基础,并按Vermeulen-Johnson的非线性接触理论对其进行修正的计算方法.对影响车桥响应的蠕滑系数和摩擦系数的取值进行了参数分析,计算结果的对比和分析表明按Hertz接触理论得出的蠕滑系数以及取轮轨间的摩擦系数μ=0.3是合适的,由此得出的计算结果与实桥的现场试验成果是比较接近的.2、在南昆线三座高墩桥梁的现场试验成果的基础上,对系列高墩桥梁的分析计算阐明了高墩桥梁在列车通过时的基本动力性能.高墩桥梁中的桥墩质量大,自振频率较低,现场试验和理论计算分析均证实高墩桥梁仅在车速较低时才可能出现车辆的强迫振动频率与结构的自振频率相接近而出现共振,然而由于在车速较低时的横向加速度并不大,所以一般高墩桥梁在行车安全性方面是有保证的,舒适性指标也基本能满足要求.3、风荷载对车桥响应的影响进行了全过程的对比分析,揭示了横风对车桥响应的影响机理.横风作用时车桥响应的对比计算和分析表明,就高墩桥梁而言,脉动风并没有激发车桥系统明显的附加振动,对车桥响应的影响主要是静力风荷载.横向风荷载的作用导致背风侧和迎风侧轮轨接触点处的法向力的增减,因而相应的蠕滑系数和横向摇摆力也发生增减,所以在研究横向风荷载对车桥响应的影响时必须考虑蠕滑系数的变化. |
| 作者： | 凌知民 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 项海帆;曹雪琴 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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