重载铁路轻型桥墩简支梁车桥耦合动力分析

某重载铁路多座桥梁采用轻型桥墩,运营中桥梁产生不同程度的横向异常振动问题,横向振幅超过限值,产生安全隐患。运用车一桥耦合动力性能计算的原理进行分析,明确了各项计算参数的取值,得到了车一桥耦合的动力性能,评定了桥梁的加固效果。检测表明,理论分析同试验结果相吻合,加固后横向振幅满足了《铁路桥梁检定规范》的要求。桥梁加固达到预期的效果。     

悬挂式单轨车桥耦合动力分析

为研究悬挂式单轨运营过程中桥梁和车辆的动力响应变化规律,以某悬挂式单轨双线7跨30m简支梁方案为工程背景,运用通用有限元软件ANSYS建立桥梁有限元模型,分析桥梁的动力特性;然后在多体动力学软件SIMPACK中建立车桥耦合动力学模型,研究双线列车以运营速度对开通过桥梁时桥梁和车辆的动力响应,并分析轮胎刚度和列车编组对桥梁和列车动力性能的影响。分析结果表明:双线列车以65km/h的速度对开通过桥梁时,桥梁跨中的整体横向位移响应最大值为19.03mm,表明桥墩横向刚度较小;轮胎刚度对车桥系统的加速度响应有显著影响;3辆车编组过桥时,桥梁的竖向和横向响应值明显比1辆车编组大,因此,在车桥耦合动力仿真分析时,必须考虑列车编组对车桥系统动力响应的影响。     

芜湖长江大桥裕溪河桥车桥耦合振动分析

采用空间杆系有限元方法,建立芜湖长江大桥裕溪河2×80 m连续钢桁梁桥的动力分析模型。计算得到其横向基频为2.097 Hz,与实测值1.95 Hz吻合良好,且满足现行《铁路桥梁检定规范》相应限值1.125Hz的要求。运用车桥空间耦合振动理论对该桥在实际运营列车作用下的车桥动力响应进行计算与分析,结果表明,在空载及空重混编货物列车以速度50~80 km.h-1通过时,桥梁的横向振幅达到4.5~8.1 mm,与实测值4.6~8.4 mm吻合良好,但超出《铁路桥梁检定规范》的限值,而脱轨系数小于0.8,轮重减载率小于0.6;当通过速度在70 km.h-1以下时,机车车辆平稳性达到“良”或“合格”。因此,该桥能够满足空载及空重混编货物列车以70 km.h-1及以下速度通过。     

黄延大桥128m钢管混凝土系杆拱动力性能研究

以128 m钢管混凝土拱为研究对象,采用空间有限元分析模型分析计算桥梁的动力特性,探讨了横撑刚度和拱肋截面形式对桥梁动力特性的影响,提出桥梁的动力性能和列车运行安全性与舒适性,为今后此类桥梁的设计提供参考。     

重载车桥耦合作用下48 m钢桁梁桥动力性能

研究目的:随着社会经济发展和人们需求的提高,铁路货运能力亟待进一步提高,在既有铁路网基础上加大铁路列车轴重是有效提高铁路运能的主要途径之一。列车轴重增大后车桥振动效应将增加,既有铁路网中的钢桥能否适应铁路轴重的提高成为列车轴重能否增加的关键问题。本文为分析重载列车作用下钢桥动力性能,选取既有线中常用跨度48 m钢桁梁桥为研究对象,通过轮对与轨道接触处的力与位移相互关系建立空间重载铁路车-桥系统耦合振动分析模型,在与实测结果对比基础上,对影响重载铁路钢桁梁桥动力性能的轨道不平顺、列车轴重和列车速度等因素进行系统分析。研究结论:(1)轨道不平顺功率谱、列车轴重和列车速度均对重载列车作用下的钢桁梁桥的动力性能有着重要影响;(2)美国六级轨道不平顺与桥上实际线路不平顺更加接近;(3)重载铁路运输中27 t轴重列车通过48 m钢桁梁桥时建议对列车运行速度进行限制。     

高速列车作用下的芜湖长江大桥车桥耦合振动分析

由于高速铁路对桥梁竖，横向刚度要求较高，过去的桥梁设计方法已不再适应其需要，公铁两用桥则在构造上呈现公路与铁路桥梁的优势互补，为考察公铁两用大跨度桥梁在高速铁路上的适用性，本文分别选取我国自行研制的时速200km.h^-1的动力集中式电动车组和德国ICE高速列车，在相应的线路条件下，分析了高速列车通过芜湖长江大桥时的车桥耦合振动响应，说明该桥作为公铁两用桥，其吟咏屯它具有较大的竖，横向刚度，能够满足高速列车运行的安全性及舒适性，并建议在各类交通规划时应当充分考虑公铁两用桥方案。     

何寨渭河特大桥跨度64m简支箱梁车桥动力性能研究

通过分析何寨渭河特大桥跨度64 m预应力混凝土简支箱梁在200 km/h动力集中式电动车组、SS7D牵引的双层客车两种列车通过桥梁时,车辆系统和桥梁系统的动力响应,总结大跨度简支箱形梁桥的车桥动力特性,并验证该桥梁设计的行车安全性及乘坐舒适性。     

高速列车与铁路简支组合梁动力相互作用仿真分析

针对中小跨度上承式钢板梁桥在提速时横向振幅过大的问题,提出将钢板梁桥改造成组合桥梁。应用MSC/DYTRAN大型软件对改造后的32m简支组合梁结构进行桥梁动力特性及列车走行性分析。结果表明,当运行速度在140~220km.h-1时,机车车辆的乘客乘座舒适度满足良的标准,改造后简支组合梁结构满足高速旅客列车速度小于220km.h-1的走行性要求。     

车流作用下大跨度拱桥车桥耦合振动分析

为更好开展大跨度钢管混凝土拱桥的设计与施工,提高司乘人员的舒适性,开展多车辆交通流工况下基于桥面不平顺的车桥耦合振动响应研究.以三轴货车和茅草街钢管混凝土拱桥为背景,通过有限元法建立桥梁的三维结构分析模型,基于动力平衡原理建立车辆的9自由度多刚体动力学模型.运用MATLAB模拟桥面不平顺,以车轮与桥梁接触面为界,利用车...     

多重调频质量阻尼器(MTMD)作用下32m混凝土简支梁的车桥动力特性分析

针对苏州北高架车站站内高速正线32 m双线简支箱梁,在正线梁体内安装多重调频质量阻尼器( MTMD)的设计方案,通过建立车-桥耦合动力分析模型,进行动力仿真分析,通过对比加装MTMD前后列车、桥梁的振动响应,评价该设计方案对桥梁及车辆的减振效果.计算结果表明,加装MTMD后,桥梁自振频率均有所降低,并以一阶垂向频率相对最为明显;加装MTMD对车辆响应的影响很小,可忽略不计;加装MTMD后桥梁的垂向、横向振动均有所减小,对桥梁起到了一定的减振作用.     

货物列车作用下南广高速铁路郁江特大桥车桥动力仿真分析

南宁—广州高速铁路郁江特大桥为客货共线铁路,为了确保货物列车的走行性能及桥梁的振动性能,需要进行车桥动力仿真分析。选用代表性的1节DF4+20节C62作为货物列车编组,采用SIMPACK软件建立列车多体动力学模型,确定车辆和桥梁两个相对独立子系统的动力学评判指标并综合给出了评判标准。在此基础上基于多体动力学软件SIMPACK和有限元软件ANSYS联合仿真技术,仿真计算了货物列车以不同运行速度通过桥梁时的车桥动力响应。结果表明:在计算速度范围内未发现明显的共振车速(或敏感车速);桥梁挠跨比和振动加速度均满足限定要求;车辆运行安全性和平稳性都有一定的储备。     

基于全过程迭代的车桥耦合动力系统分析方法

以刚体动力学方法建立车辆子系统方程,以有限元法建立桥梁子系统方程,以竖向轮轨密贴假定和横向简化的Kalker理论定义轮轨接触关系,以轨道不平顺作为激励,采用全过程迭代法求解车桥耦合系统动力平衡方程.先假定桥梁子系统无变形求解车辆方程,得到车辆运动状态和轮轨作用力时程;将得到的轮轨力作用于桥梁,计算桥梁子系统的运动状态;叠加桥面运动时程和轨道不平顺,形成新的车辆轮对激励;进行下一步迭代,直至前后2次迭代中计算的轮轨力满足收敛条件.此方法可避免时间步内车桥两子系统间的迭代过程,较易通过人为干预迭代过程促进计算收敛,提高车桥耦合动力分析的计算效率.应用此方法和传统时间步内迭代法对30 t轴重货车通过跨度(70+3×120+70)m连续刚构桥的车桥耦合动力系统分析结果表明,此方法的计算效率较传统时间步内迭代方法高,方程求解次数仅为传统时间步内迭代方法的44％.     

芜湖长江大桥引桥加固及车桥动力分析

介绍芜湖长江大桥引桥的加固方案,并运用车桥耦合振动理论。将车桥作为联合动力体系,建立车桥耦合动力分析模型,分析加固前、后桥梁的静力和动力特性以及车桥动力响应特点和加固的有效性。     

高速铁路大跨度钢管混凝土拱桥车桥耦合振动仿真分析

以鸭池河桥为工程背景,建立车-桥系统耦合振动分析的数值仿真模型。利用大型通用有限元软件ANSYS建立桥梁的动力分析模型,并计算其空自振特性。通过多体动力学软件SIMPACK对于CRH3动车组模型进行高精度仿真,结合SIMPACK软件和ANSYS软件,建立车桥耦合振动仿真系统,输入轨道不平顺和轮轨关系进行车桥耦合振动计算。车桥耦合振动分析结果表明:桥梁具有足够的刚度,振动状态良好;车辆运行安全性可以得到保障,舒适性指标为"优良"。该桥的车桥耦合振动计算结果为今后类似桥梁设计提供了借鉴,同时也验证了联合仿真的可行性和便利性。     

考虑斜拉桥非线性的车桥耦合振动分析

文章介绍了一种在车桥耦合系统动力响应中考虑特大跨度斜拉桥百线性的分析方法。首先对一个经常被用来模拟缆索的有限单元作了简要说明，指出了其应用在斜拉桥中时存在的问题，介绍了一种新的高精度非线 性悬帘线索单元以及如何用来求解单根绳索受端点运动激励时的非线性动力响应问题，并用绳索参数共振的一个例子来说明了方法的有效性，同时也简要说明了斜拉桥整体结构非线性动力响应的叠代求解方法。文章重点介绍了一座铁路斜拉桥在高速移动列车荷载作用下桥梁、绳索的振动，并揭示了由斜拉桥主梁、索塔引起绳索高阶模态共振的现象。文章指出对于研究余拉索的振动而言，其非线性是必须考虑的。     

钢管混凝土劲性骨架提篮拱桥动力试验及车桥耦合振动分析

对跨径140 m的铁路钢管混凝土劲性骨架提篮拱桥进行全桥动力试验。采用脉动法测试其自振特性;动载试验中试验列车分别以不同速度匀速通过桥面及以一定速度在指定位置处制动,测试各工况下桥跨结构的应变、位移、加速度的时程响应,并将实桥测试结果与该桥的车桥耦合振动计算结果作比较分析。结果表明:该桥具有良好的竖向和横向刚度及结构强度,整体动力性能良好,而通过列车对桥跨结构有一定的冲击作用;实测动力响应及其动力系数结果与理论计算结果相符较好,两者随着列车运行速度的增大而呈现相同的规律性;列车运行具有较好的安全性与舒适度;该类型桥梁适用于大跨度铁路桥梁。     

弹性支承下大跨连续梁桥车桥耦合振动响应分析

为探讨弹性支承下梁桥车桥耦合振动响应,用弹簧-阻尼单元模拟支座,采用9自由度三轴空间整车模型,以三跨连续箱梁桥为研究对象,建立车桥耦合方程,利用ANSYS软件二次开发语言APDL进行仿真分析。研究分析了在弹性支承下,支座刚度、路面不平整度、车速以及行车间距对大跨连续梁桥车桥耦合动力响应的影响。研究结果表明,当支座刚度较小时,支座刚度变化对桥梁动力响应的影响较大,而当支座刚度较大时,支座刚度变化对桥梁的动力响应较小;路面等级越低,桥梁振动频率越趋向于低频化,当与桥梁固有频率接近时,动力响应尤为激烈;车速与行车间距对跨中挠度影响不大,对冲击系数与加速度幅值有较大影响,控制行车速度,保持良好车距可以有效减少车桥耦合振动响应。     

韩江大桥(48+80+80+88+48)m道岔连续梁车桥耦合动力响应分析

研究了高速列车与厦深铁路韩江大桥(48+2×80+88+48)m道岔连续梁的空间耦合振动中的桥梁响应问题。以模态坐标法形成结构的动力方程,适用SAP2000形成基本振型并由此获得振型参数,利用Matlab软件编写求解程序,得到了道岔连续梁动力响应的一些成果。     

铁路曲线连续梁桥车桥耦合振动分析

将曲线通过车辆和曲线连续梁桥分为两个由非线性轮轨接触力联系的振动子系统。运用车桥耦合振动理论,建立铁路车辆曲线通过模型动力方程、曲线梁桥模型及其动力方程。基于激励非线性振动的数值算法,编制曲线梁桥车桥耦合振动分析软件VCBID,进行一座铁路曲线连续梁桥车桥耦合振动响应分析。结果表明:行驶速度对曲线连续梁桥竖向振幅的影响较大,但曲线连续梁桥的竖向振幅并不总是随行驶速度的增加而增加;曲线连续梁桥的横向位移随行驶速度的增大而增大,大致呈线性关系;车辆的横向加速度、竖向加速度、脱轨系数和轮重减轻率均随车辆行驶速度的增加而增加,且均满足我国现行规范的要求。     

桥墩病害动力测试分析

便利的桥梁破损检测方法是目前研究的重点，本文介绍了一种利用动力实验检测桥梁破损的方法。该方法首先建立了群桩基础桥墩的有限元计算模型，用以计算正常情况下桥墩的动力特性，模型中通过引入自由度缩减技术，使有限元划分能与现场测点布置相适应，计算简单，并且精度满足工程要求；然后通过在现场布拾振设备，采集实验数据，利用模态分析技术，获得病害桥墩的自振特性，由于桥墩的病害，实测与计算得到的自振特性存在区别；第三步，根据系统动力方程，推导了破损因子，通过计算该因子，可以判断桥墩的破损位置和破损程度，最后，作者介绍了某大桥一病害桥墩的动力检测过程和结果，并利用实验数据和破损因子对桥墩的破损状况进行评估，评估的结果与桥墩的实际观察比较认为，该动力检测方法能够正确反映桥墩的实际情况。