基于SIMPACK的钢桁梁斜拉桥车-桥系统动力性能分析

为研究铁路高速化、重载化引起的车-桥系统耦合动力问题,以新建南广客运专线郁江双线主跨228 m钢桁梁斜拉桥为工程背景,采用有限元软件ANSYS建立桥梁的动力模型并进行子结构分析、模态分析;采用多体动力学通用软件SIMPACK建立CRH2动车组模型,通过读取桥梁模态信息,在SIMPACK中实现列车与桥梁的数据交换,最终实现车-桥系统动力性能分析。对分析结果进行评估,结论为:当CRH2动车组以设计速度200km/h通过该桥时,列车走行性具有"优良"的动力性能;以基础设施预留250km/h的速度通过该桥时,除了列车横向总体舒适性指标为"良好"外,其余列车走行性具有"优良"的动力性能。这说明桥梁能提供足够的刚度,满足高速列车运行的高平顺性要求。     

沿海铁路桥梁动力性能分析

研究目的:沿海铁路甬台温线和温福线是我国最早开工建设的客运专线项目之一,目前已正式投入运营.受复杂自然和地理条件的影响,软土地基桥梁和复杂特殊结构桥梁众多.通过有代表性桥梁工点的动态测试,将测试结果与计算结果进行对比研究,分析评价桥梁结构的动力性能.研究结论:通过实桥的动态检测试验,分析研究桥梁结构的变形、变位、自振频率及加速度等动力性能指标,表明沿海铁路桥梁结构横、竖向刚度较大,动力性能较好,能够满足120 km/h试验货物列车、250 km/h CRH2-010A综合检测车运行安全性和平稳性的要求,可以开行250 km/h动车组.     

大跨度铁路无砟轨道桥梁动力性能试验研究

为检验、评估铁路大跨度预应力混凝土连续刚构桥梁的动力性能,验证大跨度桥上纵连板式无砟轨道的设计方法,对遂渝线新北碚嘉陵江大桥主桥(94 m 168 m 84 m)进行全桥动力试验研究.该桥的自振特性以及200 km·h-1速度等级CRH2动车组和120 km·h-1速度等级货物列车以不同速度通过桥梁时桥跨结构动力响应的试验结果表明,新北碚嘉陵江大桥连续刚构桥动力性能良好,具有良好的竖向刚度、横向刚度和结构强度,能够满足CRH2动车组以160～200 km·h-1速度、120 km·h-1速度等级货物列车以70～120 km·h-1速度运行的安全性要求.     

京沪高速铁路淮河特大桥96m系杆拱动力性能试验研究

系杆拱桥是一种集拱与梁的优点于一身的桥型,它将拱与梁两种基本结构形式组合在一起,共同承受荷载。为评估京沪高速铁路淮河特大桥96 m系杆拱的动力性能,检验列车通过时的平稳性,对96 m系杆拱的自振特性和动车组以各种速度通过桥梁时的动力响应进行测试。试验数据表明,该结构形式具有足够的竖向和横向刚度,动力性能良好,能够满足动车组最高350 km/h运行平稳性要求。     

大跨度铁路系杆拱桥静动载试验研究

本文结合格丑沟系杆拱桥的静动载试验,阐述了静动载试验的方法与试验方案,并对试验结果进行了详细的分析。试验结果表明:桥跨结构各测点的竖向挠度和应力校验系数满足规范要求,表明该桥的工作状况良好,具有足够的安全储备;实测桥梁结构的最大横向振幅、最大横向振动加速度、最大冲击系数小于规范限值,桥梁结构的动力特性正常。根据桥梁各项指标的分析结果得出:格丑沟特大桥主桥136 m系杆拱的各项检测结果均符合设计文件及相关规范要求,能够满足设计时速80 km/h的行车要求。该系杆拱桥的试验可为同类桥梁的静动载试验提供参考。     

框架结构体系在上海虹桥站正线桥的应用研究

研究目的:框架结构正线桥在铁路桥梁设计中比较少见,通过本文的研究评价虹桥站框架结构体系在200km/h正线桥梁结构中应用的合理性。研究结论:本文采用"车辆-结构"耦合动力分析的方法对虹桥站框架结构体系正线桥梁结构在200km/h列车通过下的结构安全性、列车安全性与平稳性及乘客舒适性进行全面评价。分析表明,动车组列车在虹桥站框架结构体系上以200km/h运行时,结构的安全性、列车运行的安全性与平稳性及乘客的舒适应完全满足要求。因此,为满足建筑使用功能及风格统一的要求,建议在"房桥合一"的高速铁路站房体系中的高速正线结构采用框架结构体系,为确保安全建议在静力计算满足要求的前提下进行"车辆—结构"的耦合动力分析。     

萧甬线曹娥江大桥列车运行速度研究分析

研究目的:曹娥江大桥因萧甬铁路电气化改造需要更换主桥钢桁梁,针对线路提速要求,对桥梁结构进行现场试验动力测试,应用实测动力参数建立车-梁-墩体系计算模型,进行车桥耦合动力仿真计算与分析,给出不同车速下全桥动力反应的计算结果.对桥梁结构的运营安全性、舒适度进行评价,为本桥的运营状态控制提供依据. 研究结论:根据车桥耦合有限元动力仿真计算得出的列车运营平稳度指标,以及客货车在不同速度下的现场试验测试数据的分析,表明更换新钢桁梁后,既有C62型货物列车运行速度达到65 km/h、新型货物列车K2运行速度达到100 km/h时,纵梁跨中竖向及横向位移、墩顶最大横向位移、动挠跨比等指标仍然满足允许值要求,车辆的各项动力性能指标良好.     

250km/h动车组国产化材料轮对的研制

介绍250 km/h动车组转向架车轮、车轴、制动盘及轮对的结构特点,分析所采用材料与国外常用材料的化学成分、力学性能、疲劳性能、机械性能、冲击试验性能等方面的不同,并进行正线试验。正线试验结果表明,自主化研制的轮对完全能够满足250 km/h速度的要求。     

高速铁路分片式槽形梁设计研究

综合考虑铁路建筑限界、桥面横向布置、戈壁大风区桥梁施工条件、列车运营安全等因素,兰新高速铁路百里风区桥梁采用了并置16 m分片式槽形梁的设计方案。通过纵向整体杆系结构及空间三维实体有限元整体性分析,研究槽形梁的空间受力特性;通过风-车-桥耦合动力模型计算,分析槽形梁上高速列车运行安全性及平稳性。结果表明:槽形梁纵向按照全预应力构件设计、横向按照钢筋混凝土结构设计的理念可行;通过合理布置钢筋能够有效满足U形梁的抗扭承载能力;桥梁的振动性能良好,具有足够的竖向和横向刚度,能够满足高速铁路桥梁250 km/h运行时的安全性和舒适性要求。     

城市轨道交通混凝土连续刚构桥车-桥耦合振动分析

为研究城市轨道交通混凝土连续刚构桥车-桥系统动力性能,从数值模拟与现场实测两方面分析车?桥系统的振动特性.以满载地铁B型车和某三跨(42 m+65 m+42 m)刚构桥为对象,展开跑车试验,控制列车分别以60,80,100和120 km/h的速度通过待测试桥梁,获得列车?桥梁系统振动响应.然后,采用SIMPACK和ANSYS联合仿真分析方法,计算了不同速度条件下,车-桥系统的动力响应.研究结果表明:列车与桥梁振动指标小于规范限值,列车运行的安全性与乘坐舒适度较好,桥梁结构具有良好的横向、竖向刚度以及动力性能.研究成果可为此类连续刚构桥的动力分析提供指导和借鉴.     

高速磁浮简支箱梁桥车致动力响应分析

为研究600 km/h高速磁浮简支箱梁桥方案的车致动力行为,基于柔性体动力学方法,建立并验证了磁浮列车通过桥梁的桥梁动力分析模型。以跨度30.96 m高速磁浮简支箱梁桥为研究对象,进行不同梁高的桥梁动力特性对比,分析不同梁高和车速对高速磁浮桥梁动力响应的影响。结果表明:所建立移动荷载过桥动力分析方法能较好地反映磁浮列车通过桥梁时的桥梁动力响应。针对2.8,3.0,3.2 m三种梁高,速度分别为200～480,200～500 km/h和200～540 km/h时,桥梁竖向位移随速度变化的幅度较小,当速度分别超过480,500 km/h和540 km/h时,桥梁竖向位移急剧增大。2.8 m梁高的桥梁动力系数最大为1.319。桥梁竖向加速度随速度变化出现3个极值点,320～360 km/h速度对应的桥梁竖向加速度最大,2.8 m梁高对应的加速度为4.040 m/s~2。     

Y型塔双索面斜拉悬臂组合结构桥力学性能试验研究

鹰潭信江大桥是一座Y型塔双索面斜拉悬臂组合结构桥,本文建立空间实体模型进行理论分析,把静动载试验实测值与理论计算值进行了对比,以评定结构桥的工作性能。研究结论认为:该桥结构受力变形及内力分布规律与理论吻合,斜拉索受力合理,主梁具有较好的强度和抗弯刚度,试验桥受力性能满足设计荷载标准要求。动载试验验证了结构在40 km/h以内车速下的冲击系数小于限值,结构振动属小阻尼振动,桥梁结构整体竖向抗弯刚度和抗扭刚度符合设计要求,抗扭能力强。     

城市轨道交通荷载作用下连续箱梁桥动力测试与仿真分析

混凝土连续箱梁桥在城市轨道交通中得到越来越多的应用,针对地铁列车-连续梁桥耦合系统动力性能的研究有助于保障城市轨道交通的运营安全。以一座跨市域轨道交通(50+82+50) m变截面混凝土连续箱梁桥为工程背景,开展桥梁动力试验获取结构自振特性和地铁列车作用下的振动响应。建立地铁列车-连续梁桥耦合系统的动力分析模型并编制计算程序,通过对比数值分析与现场测试的结果验证耦合系统模型的有效性。采用经验证的车桥模型进行动力仿真,计算分析了不同运营条件下车桥系统的动力响应及行车安全性与平稳性指标。动力测试与仿真分析结果表明,所建立的地铁列车-连续梁桥耦合振动模型能够真实反映车桥系统的动力性能,可用于城市轨道交通大跨连续梁桥的车桥耦合动力分析。三跨变截面混凝土连续箱梁桥具有较好的动力性能,结构横、竖向刚度较大,正常运营条件下的车桥响应及列车走行性指标均较小。车速可影响车辆、桥梁振动响应及列车走行性,但对桥梁跨中的动挠度影响较小。轨道状态对车桥系统的动力性能有显著的影响,且随着车速的提高影响加剧。当轨道平顺性大幅下降时,120 km/h车速下轮重减载率和竖向Sperling指标出现超限的情况。研究结果可...     

温度-轨道不平顺组合激励下车-轨-桥耦合动力响应分析

为研究温度-轨道不平顺组合激励下千米级矮塔斜拉桥上无砟轨道的行车安全,根据运营环境确定温度荷载工况,并采用ANSYS进行静力分析,确定最不利温度荷载工况。基于车-轨-桥耦合动力分析理论,分析温度-轨道不平顺组合激励下千米级的矮塔斜拉桥上无砟轨道行驶高速列车的动力响应,计算不同行车速度对车辆和桥梁动力响应的影响,并根据现有规范标准,评价千米级的矮塔斜拉桥上无砟轨道的行车安全,提出温度-轨道不平顺组合激励下桥上安全行车的舒适行驶速度范围。分析结果表明：以350 km/h设计行车速度过桥时,动车、拖车垂向加速度最大值分别为0.8 m/s²和0.66 m/s²,各动力响应数据均处于优良水平,满足相关规范要求;车体的加速度最值与行车速度呈正相关趋势;行车速度为400 km/h时,动车车体垂向加速度最大值为0.95 m/s²,是行车速度为250 km/h的1.48倍;当车速达到400 km/h时,Sperling舒适性指标由“优秀”转为“良好”,行车舒适度相对较差。为保证桥上行车安全,建议行车速度不超过400 km/h。     

斜塔斜拉—梁拱组合结构桥力学性能试验研究

上饶丰溪大桥主桥是一座双索面斜塔斜拉—梁拱组合结构桥,为测试该桥的力学性能和工作状态,对该桥进行了现场的静动载试验,通过试验数据与建模计算对比分析,正确评定结构的工作性能。研究结论为:试验桥结构受力变形及内力分布规律与理论吻合,动载试验验证了结构在30 km/h以上车速的冲击系数超出限值,结构振动属小阻尼振动,桥梁结构整体竖向抗弯刚度和抗扭刚度符合设计要求,抗扭能力稍欠。     

中槎浦桥检定试验方案的研究分析

第六次大提速要求京沪线上海-昆山段动车运行速度达到250km/h,这对该区段内钢桁粱桥钢梁阻尼比、加速度、动应力及轨枕横向位移和桥上列车脱轨系数及轮重减栽率均提出了更高的要求.根据国内外对250km/h时速线路桥梁技术性能的研究,结合中槎浦桥40m半穿式钢桁粱检定测试试验方案,对桥梁检定试验中应注意的问题进行了研究.     

不对称跨径的连续梁桥静动载试验研究

某大桥主桥桥跨布置采用(43+3×76+106+136+76)m三向预应力混凝土变截面连续箱梁,相对于目前流行修建的对称跨径连续梁桥而言,该桥跨径的不对称性比较独特。通过静动力试验研究了该种桥型的受力性能。静载试验结果表明:不对称跨径连续梁在静力作用下受力、变形协调一致;箱形桥梁结构实际抗扭刚度大。动载试验结果表明:该桥在车速10~50 km/h时实测冲击系数为1.018~1.088;根据冲击系数值反算桥面等级,该桥桥面等级为A级以上;实测各阶振动频率的阻尼比为0.006 5~0.023 0,不对称跨径连续梁桥整体刚度好于理论预期。     

基于弓网动力仿真的160km/h刚柔过渡系统方案研究

刚柔过渡结构属于接触网的结合部位,其结构相对复杂,是制约弓网动力性能的关键区域。随着城市轨道交通的发展,研制160km/h及以上速度的刚性接触网十分迫切。基于此,建立刚柔过渡弓网仿真模型,研究160km/h的受电弓与刚性接触网、刚柔过渡区段、柔性接触网的动力相互作用;设计了满足双弓160km/h的刚柔过渡系统方案,并考虑了刚性接触网不平顺对刚柔过渡系统方案的影响。具体建议方案为:受电弓选择DSA250型;刚性接触网跨距选择6m,定位点刚性悬挂;柔性接触网选择Re250型;采用贯通式刚柔过渡方式。     

CRH2型动车组持续250km/h运行电气性能分析

CRH2型动车组采用动力分散交流传动模式,运营速度200～250km/h。为在整体上体现高速度、高安全可靠性及节能环保等方面的优势,对原有200～250km/h动车组长时间持续运行250km/h的工况进行评估。从高压系统和牵引系统两个方面论述CRH2型动车组牵引系统的结构组成及关键部件技术参数的设计验证。     

城际高铁各种运行速度下扣件刚度的选取研究

文章以车辆动力学、轨道动力学有限元法为基础,将机车车辆和轨道作为一个系统,分别求出运行速度为200 km/h,250 km/h和300 km/h时不同扣件刚度的列车和钢轨的动力性能。并与高速铁路设计规范建议的运行速度为350 km/h时扣件刚度取值25 kN/mm的动力性能比较,找出城际铁路适合运行速度为200 km/h,250 km/h,300 km/h时的扣件刚度。