列车-桥梁动力相互作用理论与应用4.pptVIP

改进风作用下列车-大跨度桥梁系统的动力分析理论与模型，完善分析软件；建立主桥108+192+336+336+192+108m连续拱（桁）桥、引桥2×84m连续钢桁梁桥、32m预应力混凝土梁桥有限元分析模型，计算桥梁自振频率和振型并进行分析；考虑实际大气边界层紊流特性，由自然风场的随机模拟理论，建立南京大胜关长江大桥主桥连续拱（桁）桥、引桥连续钢桁梁桥、预应力混凝土梁桥桥址处的紊流风速场，由此产生脉动风速时程样本，作为系统的随机激励源；主要研究内容对风洞试验结果进行研究，确定适用于主桥连续拱（桁）桥、引桥连续钢桁梁桥、预应力混凝土梁桥风振分析的结构气动参数（包括桥梁与列车）；根据对桥梁和车辆气动参数的研究，考虑风和结构的动力相互作用，建立主桥连续拱（桁）桥、引桥连续钢桁梁桥、预应力混凝土梁桥的桥梁风荷载，以及处于桥址区脉动风场中的运行列车的车辆风荷载；计算强风作用下主桥连续拱（桁）桥、引桥连续钢桁梁桥、预应力混凝土梁桥和桥上车辆的动力响应，并与不考虑风荷载的计算结果进行比较；分析确定风荷载强度、列车类型和列车速度对主桥连续拱（桁）桥、引桥连续钢桁梁桥、预应力混凝土梁桥动力响应的影响；分析研究强风发生时在南京大胜关长江大桥主桥连续拱（桁）桥、引桥连续钢桁梁桥、预应力混凝土梁桥上运行的高速旅客列车、货物列车（特别是空载列车）、城市轨道交通车辆的行车安全性；研究确定对应不同列车及车速的风速阈值分布曲线，总结出保证桥上列车运行安全性和平稳性的风速-车速包络曲线，在此基础上提出南京大胜关长江大桥主桥连续拱（桁）桥、引桥连续钢桁梁桥、预应力混凝土梁桥上列车安全行车的预报风速与封闭风速。风荷载作用下列车-桥梁系统的动力响应分析是一个复杂的课题，由于列车在桥梁上运行位置的不断变化从而使得该系统的振动具有时变特性，因此一般在时域内进行分析。对于这样的时变非线性系统，首先分别建立了车辆（列车）模型、轨道模型、桥梁模型及风模型，并将它们组合形成强风作用下车桥系统动力相互作用分析模型，将紊流风速所形成的风压序列作为系统的动力激励输入，用计算机模拟的方法求解。计算所采用的桥梁图纸由中铁大桥设计院提供，车辆参数来自四家计算单位长期合作工作中共同积累的资料，风速场由北京交通大学统一提供。研究方法计算列车及工况工况号列车线路号车速1-11ICE32160-360km/h，20km/h一档12-16中华之星5160-240km/h，20km/h一档17南京轻轨180km/h18空载P62580km/h19ICE32300km/hICE33300km/h20ICE33300km/h空载P62580km/h21中华之星4200km/h空载P62580km/h轨道不平顺：德国低干扰谱用于：ICE3列车、中华之星列车、南京轻轨列车参数Wc/(rad/m)Wr/(rad/m)Ws/(rad/m)Aa/(cm2?rad/m)Av/(cm2?rad/m)低干扰轨道谱0.82460.02060.43802.119×10-74.032×10-7高干扰轨道谱0.82460.02060.43806.125×10-710.80×10-7轨道不平顺：德国低干扰谱德国低干扰谱转换的时域样本：左水平德国低干扰谱转换的时域样本：右水平轨道不平顺：德国低干扰谱德国低干扰谱转换的时域样本：左高低德国低干扰谱转换的时域样本：右高低轨道不平顺：美国五级谱用于：空载P62列车参数线路等级1级2级3级4级5级6级Av/(cm2?rad/m)1.21071.01810.68160.53760.20950.0339Aa/(cm2?rad/m)3.36341.21070.41280.30270.07620.0339Ws/(rad/m)0.60460.93080.85201.13120.82900.4380Wc/(rad/m)0.82450.82450.82450.82450.82450.8245轨道不平顺：美国五级谱美国五级谱转换的时域样本：左水平美国五级谱谱转换的时域样本：右水平轨道不平顺：美国五级谱美国五级谱转换的时域样本：左高低美国五级谱谱转换的时域样本：右高低空气动力学参数：桥梁来自风洞试验，适用于以下桥梁：预应力混凝土引桥（多跨简支梁）梁号静力三分力系数CHCVCM2号梁0.62090.16950.34253号梁0.230