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高速铁路车—轨—桥耦合作用下桥梁结构共振响应分析

张晓丹  
【摘要】:随着现代铁路运输建设的飞速发展,高速铁路以其运营准时、低污染、耗能少、低事故率等优点成为各国争相投资建设的重点。与此同时其高效的运行速度和强大的运载能力,也对高速铁路的安全性、可靠性提出了更高的要求。从而使车-轨-桥耦合作用下高速铁路安全可靠性能课题的研究具有非常重要的现实意义。 本文以京沪高铁为工程背景,重点研究了车辆-轨道-桥梁系统的耦合共振现象,主要做了以下几项工作: 首先,本文在前人研究基础上,基于通用有限元分析软件ANSYS及其LS-DYNA模块,重点针对常用的两种经典车辆荷载模型:移动常力模型、移动弹簧-质量系统模型,在相同模型参数下建模分析,通过结果比对验证了本文建模方法的正确性与可行性,并分析了差异存在的原因; 其次,在前文研究基础上,以京沪高速铁路为工程背景,建立高速车辆-无砟轨道-多跨简支桥梁的三维有限元动力分析模型,模拟一列高速列车在路基及三跨简支梁桥上的行驶过程,并以列车走行速度和其行驶产生的激振频率为变量,讨论高速列车在多跨简支梁桥间走行时引起的车桥共振现象的响应规律; 最后,以已建的高速车辆-无砟轨道-多跨简支桥梁的三维有限元动力分析模型为基础,分别从梁间纵向联系刚度K0和d/L(车长和桥跨之比)两个方面深入探讨减少或抑制共振现象产生的方法,并提出设计优化方案。


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