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原文传递京津铁路桥的车桥耦合振动研究

论文题名：	京津铁路桥的车桥耦合振动研究
关键词：	高速铁路;车桥耦合振动;桥梁结构;有限单元法;非线性分析;动力响应
摘要：	列车通过桥梁时将引起桥梁结构的振动，而桥梁的振动又反过来影响车辆的振动，这就是车桥耦合振动问题。随着现代列车速度的不断提高，桥梁结构在铁路线路中的大量使用，高速铁路车桥耦合振动问题的研究变得越来越重要。因此，车桥动力学问题也越来越受到学术界关注，有必要对列车过桥的车桥耦合振动问题进行分析。　　本文在对国内外车桥动力相互作用问题的发展历史和研究现状进行综述的基础上，将车桥耦合系统分解成车辆、桥梁和轮轨三个子系统，组建了车桥耦合空间三维动力学计算模型。编制了计算程序，并研究了高速铁路车桥耦合系统的动力响应。　　首先，针对车辆子系统，将车体、转向架、轮对简化为刚体，建立了车辆空间振动分析模型。针对桥梁子系统，利用有限单元方法，建立了桥梁动力分析模型。然后，用三角级数法模拟了德国低干扰轨道不平顺谱。　　其次，针对轮轨子系统，详细介绍了轮轨接触几何关系，分析了轮轨接触几何非线性因素对车桥耦合系统轮轨力的影响。在求解轮轨间的相互作用力时，用蠕滑理论求解轮轨切向力，用迭代法来求解轮轨法向力。最后，阐述了车桥之间的几何相容条件和力学平衡关系。　　再次，用轮轨力连接车辆和桥梁两个子系统，并采用分离迭代法求解车辆和桥梁的动力学方程组。给出了求解车桥振动微分方程组的数值方法--Newmark-β法。编制了车-桥动力分析程序并介绍了程序具体实现过程。　　最后，对京津高速铁路天津新开路大桥进行了车桥耦合动力响应分析。并研究了列车速度、列车长度、轨道不平顺、双线通车、横风作用、货车开行等多种因素对车桥系统耦合振动的影响。
作者：	邹岩
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	刘习军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	天津大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文