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双线车辆运行对桥梁动态耦合响应影响的研究
| 论文题名： | 双线车辆运行对桥梁动态耦合响应影响的研究 |
| 关键词： | 双线车辆运行;桥梁结构;振动响应;有限元方法;行车密度 |
| 摘要： | 随着列车行车速度的不断提高，行车密度的增加以及轴重的不断加大，列车过桥时所引起的桥梁的空间振动响应这一问题越来越多的受到桥梁研究者的关注。本文针对车桥耦合系统，利用有限元方法建立桥梁系统的振动方程，并研究了双线车辆通过桥梁时对桥梁结构的振动响应。 1.建立了用于桥梁动力分析的有限元方程；推导了薄壁单元考虑约束扭转时的单元刚度矩阵，并给出了凝聚单元刚度矩阵的方法以及空间薄壁杆件单元的刚度矩阵、梁单元铰接时所用的凝聚后的单元矩阵及四节点矩形板壳单元刚度矩阵。 2.建立了双线车—桥耦合系统的求解方程，并给出了偏心荷载存在的情况下，桥梁—轨道间位移的转换矩阵及轮轨力转换为桥梁等效节点荷载力阵的计算公式；采用三次样条函数所得的样条曲线模拟桥上的线路(轨道)，从而保证任意时刻轮对在线路(轨道)上时曲率的连续性；最后，编制了双线车桥耦合系统的分析模块，列出了程序流程图。 3.比较了双线运行的列车在不同行车速度下对桥梁的振动响应；对比分析了双线单通、双线对开和双线并开时桥梁的振动响应，以及3×32m、5×32m和7×32m三跨钢构桥梁模型跨中截面的时程响应；最后，对比分析了墩的横向刚度对桥梁振动响应的影响。研究结果表明：(1)行车速度在240 km/h～420 km/h范围内时，双线并开或双线对开的情况对钢构桥梁的竖向位移影响不大，而横向位移却有很大的差别，因此应尽量避免双线对开；(2)在双线并开运行工况下，行车速度在120km/h～420km/h范围内时，钢构桥梁的竖向位移随速度的增大而增大，而横向位移却随速度的增大先增加而后减小；(3)墩高为18 m时，桥梁横向位移基本是墩高10 m时横向位移的4倍，因此墩的横向刚度对桥梁的横向振动响应会产生明显的影响。 |
| 作者： | 王玉山 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 李林安 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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