基于直接概率积分法的列车-轨道-桥梁系统随机分析

由于施工和制造误差使得铁路工程结构参数不可避免地具有不确定性，同时作为系统主要自激励的轨道不平顺亦具有明显的随机性和时变性，因此，探明不确定因子对列车和轨道-桥梁结构动态性能的影响非常重要。为了高效地完成列车-轨道-桥梁系统随机性能分析，建立列车-轨道-桥梁空间振动分析模型，采用轨道不平顺概率模型和谱表达-随机函数的方式在有限随机变量空间中实现轨道不平顺随机过程的高效模拟。引入概率密度积分方程和直接概率积分法发展了列车-轨道-桥梁系统随机动力方程和相应的计算求解策略。基于MATLAB实现了列车-轨道-桥梁随机振动的直接概率积分法分析程序，计算了全概率不平顺激励和参数随机条件下车-轨-桥系统振动响应的均值、标准差和时变的概率密度信息。研究结果表明：与概率密度演化分析方法相比，直接概率积分法可较好地反映行车过程中系统响应的概率密度特征，然而其在系统响应随机后处理时更为高效，其效率可提高1～2个数量级。此外，考虑轨道不平顺全概率激励更能准确地反映行车过程系统响应的概率特征，平均概率谱可能使得计算结果偏于保守；行车速度对于列车和桥梁动态行为的影响是显著的，随着行车速度的增加系统响应的范围逐渐变...