新型高速铁路客站大跨度站厅结构的竖向地震破坏特征

"房桥合一"新型高铁客站的站厅层往往以大跨度钢桁架为其主要结构特征。基于此,以天津西站典型站厅结构为例,提取其主要结构单元,选取多条竖向地震强震记录,并综合采用静力和动力弹塑性方法,研究典型站厅结构大跨度钢桁架单元的竖向地震屈服机制和破坏特征。此外,与站厅结构动力弹塑性计算结果对比,进一步验证了多模态Pushdown方法在大跨结构竖向抗震性能评估中快速有效。     

新型客站随机地震响应的控制策略

高速铁路建造过程中出现的新型客站往往以房桥合一为特征,其综合了房屋建筑和桥梁结构二者的特点,抗震与减震设计必然不同于一般结构物。本文首先建立在新型客站中设置层间隔震和混合减震控制的基本模型,并基于随机地震输入和虚拟激励法推导高效计算表达式。在此理论基础上,研究层间隔震技术的减震效果和工作机理,指明层间隔震存在的缺陷。继而针对层间隔震的不足,在房桥合一客站中引入混合减震控制策略,其在层间隔震基础上通过设置连接阻尼器实现减小桥梁位移和避免梁体碰撞的目的,深入研究层间隔震与连接阻尼器的工作机理,提出混合减震策略的优化设计方法。研究表明:层间隔震与混合控制策略在房桥合一新型客站随机地震响应控制中是可行且有效的。     

高速铁路客站站厅层钢桁架竖向地震振动台试验模型研究

以天津西站典型结构为例,提取站厅结构主要单元,阐述可反映其抗震性能的振动台试验模型设计和制作方法。为保证试验结果可靠性,大跨钢桁架模型严格按照相似关系和等效原则设计,并采用8个相同的边桁架单元作为中间桁架单元的边界条件。比较试验模型和相应有限元模型的动力特性,明确所设计试验模型符合要求,能反映原型结构的竖向地震响应特征。     

新型二维轮轨耦合单元及OpenSees实现

基于轮轨竖向非线性接触关系,提出一种新型通用二维轮轨耦合单元模型,并在有限元OpenSees软件平台上实现。所提单元由轮节点和所有可能与之接触的梁单元节点组成,通过建立和求解关于轮轨作用力的一元三次方程,得到轮轨之间的接触力,计算由轮轨相互作用产生的耦合单元各节点力,定义为单元内力。通过与文献中计算结果对比,验证了该单元模型的准确性和可靠性,基于此模型分析高速列车通过桥梁时在轨道不平顺激励和地震作用下的动力响应。此耦合单元模型易于集成到有限元计算平台中,能与已有的列车模型、轨道和桥梁等模型联合使用,能够考虑轨道不平顺和轮轨脱离等情况,可用来分析复杂竖向车桥耦合系统的动力问题。     

长荆线扩能改造方案研究

随着地方经济发展带来客货运量的较快增长,长荆线作为一条单线电气化铁路,技术标准偏低,运输能力将无法满足未来运量需要,亟需扩能改造。阐述长荆线现状,分析主要限制区间,结合长荆线近、远期客货运量特点及线路存在的薄弱环节,从提高牵引质量、改变区间行车闭塞方式、增设会让站、增建二线多个角度出发,提出提高牵引质量至5000 t方案、提高牵引质量至10000 t方案等6种可能的扩能改造方案,经综合比选,推荐提高牵引质量至5000 t并增开所有缓开站方案为长荆线扩能改造最优方案,为我国单线铁路扩能改造提供借鉴。     

基于OpenSEES的车-轨-桥快速仿真分析技术

针对车-轨-桥耦合系统建模效率低下的问题,采用客户端-服务器原理,在OpenSEES单一平台中实现了车-轨-桥系统快速仿真分析.其将车辆、轨/桥两子系统在OpenSEES软件中建模并封装成服务器,各服务器之间地位相等,无主次之分;轮轨接触关系被处理成客户端协调器;客户端协调器与服务器通过网络通讯技术进行实时逐步数据交互.从而无需编程即可在OpenSEES平台实现车桥耦合振动分析.数值算例表明:该模拟方法能够将OpenSEES软件强大的非线性及地震分析功能快速应用于车-轨-桥耦合问题求解,是一种实用方便、简单易学的车-轨-桥耦合振动分析方法.