横向紊流风作用下桁架梁上列车气动特性的试验研究

在风洞试验室建立2种大气紊流场,并以某钢桁梁和1列高速列车为例建立1∶29.7的车桥节段模型,进行横向紊流风作用下桁架梁上列车气动特性的试验。采用同步测压法得到静止列车上的气动力分布,研究列车在不同位置、不同风攻角以及不同紊流场下的侧向力系数和气动导纳函数。结果表明:两车交汇时位于迎风侧列车的侧向力系数最大,列车单车位于背风侧时的侧向力系数相对最小,在-3°风攻角时的列车侧向力系数比+3°风攻角时大,紊流场对列车的侧向力系数有一定的影响,高紊流场中的列车侧向力系数相对更大;列车位于迎风侧(单车迎风侧和双车迎风侧)时,其侧向力气动导纳相对较小,而升力气动导纳相对较大;当折减频率小于0.1时,列车侧向力气动导纳在+3°风攻角时最大,升力气动导纳在-3°风攻角时最大;紊流积分尺度越大,列车气动导纳相对越大。在对试验影响因素总结的基础上,提出列车侧向力和升力的气动导纳函数拟合公式。     

阵风场中桥上列车升力气动导纳数值模拟及应用研究

针对阵风场中列车中车二维升力气动导纳展开研究。基于数值模拟的方法,首先验证平板升力气动导纳模拟结果的可靠性,其次对单独列车截面的升力气动导纳及绕流特性进行分析,并与桁架梁、流线型钢箱梁上列车升力气动导纳进行对比。研究结果表明:平板升力气动导纳数值结果与解析解吻合较好,数值识别方法可靠。桥梁主梁上列车升力气动导纳比单独列车升力的气动导纳值偏小,比Sears函数略偏大;当折减频率小于0.01时,流线型钢箱梁上列车升力气动导纳略大于桁架梁上列车气动导纳值。     

风攻角对车-桥系统气动特性及耦合振动的影响

为研究强风作用下风攻角对车?桥系统气动特性以及车桥耦合振动的影响,以某大跨度铁路悬索桥为研究对象,通过节段模型风洞试验测得在不同风攻角条件下的车、桥气动力并探寻其受风攻角变化影响的规律.依据弹性系统动力学总势能不变值原理进一步建立可考虑风荷载作用的车?桥系统耦合振动方程,求解方程并就风攻角变化对桥梁和列车的动力响应的影...     

侧风下挡风墙对CRH2列车一简支梁桥气动性能的影响

以CRH2列车、京沪高铁上32m简支梁桥为研究对象,采用商业计算流体力学软件Fluent,基于三维、定常N—S方程和Realizablek-ε湍流模型,进行侧风作用下挡风墙对车桥系统气动性能影响的数值模拟计算。通过雷诺数、挡风墙等价透风率、挡风墙高度、透风率及风偏角的改变,对车桥气动性能进行研究。计算结果表明：雷诺数对列车气动性能有一定影响。挡风墙高度的增加会使作用于桥梁上的侧力和力矩系数增大,升力系数则变化不明显。在等价透风率挡风墙下栏杆数量多的挡风墙挡风效果优于栏杆数量少的挡风墙。挡风墙高度并非越高越好,而是有一个合理的高度范围。在同一高度挡风墙下,列车气动力系数随着透风率的增大而增大。风偏角对列车气动性能影响的规律基本一致。     

基于弦测技术的铁路上承式拱桥桥面变形限值研究

铁路拱桥桥面过大变形将危及列车行驶和桥梁结构的安全,但已有关于拱桥变形限值标准及评判依据的研究较为少见。以某上承式拱桥为研究对象,建立桥梁全桥有限元模型并进行车桥耦合振动分析,研究温度及不同倍数徐变引起的桥面变形对列车动力响应的影响,对比分析弦测法弦长与列车在轨道和上承式拱桥上运行的动力响应间的对应关系。结果表明:仅考虑轨道不平顺激励时,30～50 m弦测法能够较好地反映高速列车的加速度响应的变化规律;上承式拱桥徐变倍数为1.6时,车辆竖向加速度响应超限;仅轨道不平顺作用下列车竖向加速度卓越频率约为1 Hz,运行在上承式拱桥上时的卓越频率在1～2 Hz,说明影响振动的波长范围由长波向中长波扩展;弦测法用于上承式拱桥时,采用20～30 m弦长;上承式拱桥温度及徐变极限变形20,25,30 m弦测矢量值为3.8,4.3,5.3 mm,对应的限值可采用3.5,4.0,5.0 mm。     

横风作用下公路车辆与桥梁静气动力的数值模拟研究

横风作用下的风—车—桥耦合系统的振动分析需要准确识别车辆和桥梁气动参数。基于CFD数值仿真平台分别建立了桥梁单体模型和车桥耦合体系模型,计算分析了高低紊流度风场中不同风攻角下车辆和桥梁的静气动力,分析研究了静止车辆对桥梁静气动力的影响、风攻角对车辆静气动力的影响以及风场的紊流性对车桥静气动力的影响。计算结果表明:由于车辆的干扰,不同风攻角下的桥梁静气动力普遍增大;风攻角对车辆静气动力系数影响比较大;紊流特性对车辆静气动力系数有一定影响,对桥梁静气动力系数影响不大。     

高速铁路大跨度混凝土简支箱梁动力特性分析

研究目的:我国高速铁路桥梁以跨度32 m预应力混凝土简支箱梁桥为主,对于下部基础费用占比大的桥梁区段,采用大跨度简支梁可以显著降低工程费用,高速铁路大跨度简支梁是一个重要的研究方向,其在列车作用下的动力特性是设计需要考虑的关键因素。本文利用移动荷载列计算方法,分析车桥共振条件,提出不同跨度混凝土简支梁的方案设计,分析列车作用下大跨度简支梁的动力特性,为确定高速铁路大跨度简支梁的合理跨度提供支撑。研究结论:(1)共振速度与简支梁自振频率和车长相关;车长d与跨度L的比值是简支梁桥车桥共振的关键影响因素;(2)大跨度简支梁设计中,静活载作用下的梁端转角限值决定了简支梁的最小梁高;(3)当跨度逐渐接近动车组车长的2倍时,简支梁的动力系数和跨中加速度也逐渐增加;有限元分析的车桥共振现象与公式分析的结论基本一致;(4)本研究成果可指导高速铁路大跨度简支梁的工程设计。     

特大跨度钢桁拱桥列车走行性分析

以某主跨436 m中承式钢桁拱桥为例,运用桥梁结构动力学与车辆动力学,将列车-桥梁视为联合动力体系,建立了列车与大跨度钢桁拱桥的车桥耦合动力分析模型,计算与分析了该桥列车通过时的桥梁动力响应和列车走行性。研究结果为大跨度钢桁拱桥的动力设计提供了理论依据。     

基于指数脉冲的气动导纳数值识别方法研究

气动导纳函数是桥梁抖振分析中的重要气动参数,通常利用风洞试验或数值模拟平台生成入口随机紊流风速或单频简谐来流进行识别。本文基于指数脉冲形式简单、频带宽的特点,提出了采用入口指数脉冲风速识别气动导纳的数值模拟方法。选取理想平板为研究对象,采用该方法进行气动导纳识别研究,并与理论Sears函数进行比较。研究结果表明,本文提出的数值识别方法具有可行性,当脉冲宽度大于600/s2、计算时间步长小于0.000 5 s时,可以得到较为准确的结果。     

基于风车桥耦合振动分析的刚构拱桥优化设计

以广州地铁14号线大跨度150 m刚构拱桥为例,建立风荷载作用下大跨度刚构拱桥的车桥耦合动力分析模型,并根据势能驻值原理及形成结构矩阵的“对号入座法则”,采用计算机模拟的方法,计算与分析该桥列车通过时的桥梁动力响应和列车走行性,通过多方案比选,分别得出各桥梁方案的行车安全性及舒适性指标,最终提出优化设计方案。研究结果可为大跨度刚构拱桥的动力设计提供理论依据。