时速400km高速铁路预应力混凝土简支梁竖向基频下限探讨

以24～40 m典型跨度简支梁为研究对象,通过有限元计算分析,确定不同跨度桥梁及不同列车荷载的简支梁容许动力系数.基于移动荷载列-桥梁动力仿真模型,探究列车移动荷载列形式、列车时速、简支梁跨度、竖向基频对梁体动力响应的影响规律.结合梁体振动加速度、容许动力系数和规范要求,确定时速400 km高速铁路预应力混凝土简支梁桥...     

高速铁路声屏障动力特性研究

以高速铁路声屏障为研究对象,介绍作用于声屏障的高速列车脉动风荷载的特性.分别建立单块混凝土声屏障及金属立柱声屏障的实体有限元模型,并建立用于时程响应分析的20 m长板壳有限元模型.实体、板壳声屏障模型的自振特性分析结果表明,两者的基频结果相符较好,基频均在9.0 Hz以上,远离高速列车的2.0～4.0 Hz的脉动频率.两者模型差异导致2阶以上的自振频率存在一定差异.高3.05 m整体式混凝土声屏障的列车脉动风荷载的时程响应分析表明,声屏障的侧向最大位移与最大应力均较小.除透明板振动稍大外,结构动力性能良好,无共振现象.     

台风地区高速铁路混凝土声屏障结构分析研究

以台风地区高速铁路声屏障为研究对象,介绍整体式混凝土声屏障的设计概况,以及作用于声屏障的自然风荷载与高速列车脉动风荷载的特性,并按照相应的规范进行验算,验算结果表明混凝土声屏障具有良好的结构承载能力。采用ANSYS进行详细的空间有限元分析计算,详细分析结构细部受力,并对加高1.0 m通透屏进行参数讨论,结果表明混凝土声屏障受力合理,1.0 m通透屏的连接方式显著影响通透屏在荷载下的侧向位移。最后对声屏障的自振特性做详细的分析,声屏障的基频远高于高速列车的2.0~4.0 Hz,因此声屏障结构基本不会产生共振。     

考虑列车-轨道-桥梁/声屏障相互作用的高速铁路半封闭式声屏障动力响应分析

为分析列车通过时桥上半封闭式声屏障的动力响应,采用Midas建立了桥梁和声屏障的有限元模型,分析结构的自振特性。基于车辆-轨道-桥梁动态相互作用原理,建立列车-轨道-桥梁/声屏障动态相互作用模型,对列车过桥时的安全性与舒适性进行数值计算,研究半封闭式声屏障的动力响应特点。结果表明:在桥上设置半封闭式声屏障后,桥梁和声屏障整体结构的刚度有所变化;列车以不大于220 km/h的速度过桥时,车辆的安全性指标均合格,车辆的平稳性指标为优秀,桥梁的动力响应指标满足规范要求;桥梁与声屏障连接处的边界条件对声屏障动力响应的影响显著。     

考虑防撞墙影响的高速铁路桥梁声屏障及翼缘板上脉动力数值分析

以可压缩黏性流体的N-S方程和k-ε双方程湍流模型为基础,考虑防撞墙对空压的影响,采用计算流体力学软件PHOENICS,对高速列车行驶时作用在有防撞墙铁路桥梁声屏障和箱梁翼缘板上的脉动力分布进行数值分析.结果表明,列车车头驶入声屏障、经过声屏障中部区域和驶出声屏障时,声屏障各处脉动力时程曲线形式不同,脉动力沿声屏障高度的分布为先增大后减小,约在1/2声屏障高度处达到最大值;桥梁翼缘板上的脉动力峰值沿横桥向基本呈线性增大至防撞墙处;声屏障和桥梁翼缘板上的脉动力峰值与列车速度的平方呈线性关系.根据分析结果给出了脉动力峰值计算公式以及考虑脉动力的结构设计组合荷载.     

列车提速下32 m PC简支T梁的横向刚度加固方案研究

对既有单线铁路32m标准预应力混凝土简支T梁在列车提速条件下的几种横向刚度加固方案进行研究。采用车桥系统动力相互作用分析的方法，考虑轨道不平顺和车辆蛇行运动影响，针对铁道专业设计院提出的几种加固方案，计算了不同列车速度下桥梁与车辆的动力响应。分析影响桥梁横向振动的主要因素，指出进行桥梁加固时应注意采取的措施，并对各加固方案进行了分析比较。     

城际铁路单侧高层建筑物声屏障形式设计研究

选择合理的声屏障形式与高度,可有效降低噪声污染、减少搬迁量。设置声屏障,是控制声传播途径的最有效办法。以某城际铁路穿越城市建成区,为保护单侧高层声环境敏感建筑为例,通过对直立式声屏障、全封闭声屏障和半封闭声屏障的比选,确定声屏障形式选用半封闭式。在满足接触网、桥梁等专业要求的基础上,通过声学计算、结构检算,确定半封闭式声屏障总高度为8m,跨度11.3m。对于列车设计时速250km及以下时速的城际铁路,设置半封闭式声屏障,单侧降噪效果在8.7~11.2dB,可满足铁路边界噪声限制要求。     

高速铁路运营期桥梁声屏障气动效应变化规律

为了掌握我国高速铁路长期运营后声屏障结构动力响应性能变化情况,更好地进行运营期声屏障的安全评估和高速铁路桥梁声屏障设计,通过现场试验及与运营初期的数据对比,得到运营期动车组高速通过时桥梁声屏障气动荷载及结构动力响应的变化规律.结果表明:动车组高速通过时声屏障结构表面承受气动荷载显著;列车风压对声屏障不同位置的变形和应力...     

轮轨动荷载作用下全封闭声屏障的振动分析

以全封闭声屏障为研究对象,分析CRH_2型动车组、C_(80)型货车轮轨动荷载作用下声屏障的振动响应。建立金属吸声板声屏障、混凝土声屏障与32 m箱梁耦合的有限元动力分析模型,分析列车作用在箱梁上的轮轨力。通过计算得到不同列车速度下声屏障的位移和加速度响应,分析动位移、振动加速度、频谱特性和总振级的变化规律。结果表明:轮轨动荷载作用下声屏障的竖向、横向位移很小,均在2 mm以内;动车组作用下声屏障的振动加速度峰值可达5 m/s~2;金属吸声板声屏障各考察点处的竖、横向振动加速度在各车速下均较混凝土声屏障大;声屏障振动加速度级在频率40~80 Hz出现第一个峰值(较大),在频率400~800 Hz出现次峰值(较小)。     

我国高速铁路声屏障气动效应研究与探索

针对高速铁路声屏障的安全可靠性，从气动效应角度阐述其研究现状、研究成果及存在的挑战，并基于我国高速铁路声屏障应用场景，探讨列车脉动力的主要影响因素和声屏障结构的振动特性，结合技术标准中与气动效应相关的要求和规定，提出完善标准体系的相关建议，并对未来的重点研究方向进行展望。结果表明：列车脉动力受列车运行速度、列车车型及声屏障设置位置等因素的共同影响，列车脉动力与运行速度的平方基本服从线性关系；声屏障气动效应还与车头流线型、车体截面形状等列车气动性能参数相关，相同速度条件下不同车型的脉动力差异可达45%；在列车脉动力作用下，声屏障钢立柱以横向振动为主，呈现典型受弯构件的特征，而单元板以整体往复横向运动为主，振幅受安装状态的影响显著，声屏障动力性能评估重点为结构的低频振动；未来可结合声屏障结构振动特征和服役性能变化情况，深化声屏障气动荷载产生机理和动力分析方法的研究，探索声屏障服役性能演变机理和规律，完善声屏障结构安全性能检测评估体系，发展快速高效检测技术。     

高速铁路插板式声屏障结构计算分析

根据高速铁路声屏障受力特点,分析确定作用于高速铁路声屏障的荷载。特别是针对高速铁路列车大密度、长期运行声屏障结构疲劳问题,声屏障结构所承受的主要荷载是列车高速运行时产生的脉动力,是动荷载,结构存在着疲劳问题,疲劳计算按50年使用年限计算,对连接件螺栓的疲劳按材料的疲劳极限应力控制。研究确定高速铁路声屏障结构疲劳计算方法,并给出能够抵抗疲劳的声屏障结构与桥梁遮板的连接方式,是保证整体结构安全的最重要问题。     

新型高速铁路声屏障动力性能的计算机模拟

研究目的:时速在100 m/s的高速列车经过声屏障时产生的气动力不可忽视。通过本研究,拟找到一种有效且经济的结构模式来克服这一影响。研究结论:经研究得出以下结论:(1)预应力的施加可以减少结构的竖向应力,约为0.2 MPa,同时预应力的施加增大了结构的刚度,故其应力放大系数会比不施加预应力的要大一些,但是增量不是很大;(2)施加预应力与不施加预应力对计算结果没有明显的影响,这是由于结构的自身频率(不开裂情况下)与列车气动力荷载的频率相差较大,不会发生共振现象;(3)列车气动力作用下结构的顶点位移与静力作用下的位移相差不大;(4)结构在提供的列车气动力作用下尚处于弹性工作阶段。     

考虑桥面初始变形的大跨度斜拉桥车桥耦合振动分析

新建郑州至济南高速铁路山东段黄河特大桥采用预应力混凝土部分斜拉桥体系,桥梁跨度布置为(108+4×216+108)m,设计速度350 km/h。建立列车-桥梁空间振动分析模型,对桥梁的自振特性进行分析,并考虑了长、短波不平顺与温度荷载不同组合工况下桥面初始变形的影响,当列车以不同速度通过时,对列车和桥梁的动力响应进行了评价。计算结果表明:桥梁前2阶振型表现为塔梁横弯,塔梁竖弯相对滞后,而塔梁纵飘出现最晚;当列车分别以设计速度和检算速度通过该桥时,列车与桥梁的动力响应均满足要求,列车乘坐舒适性达到"良好"标准以上;各工况下列车和桥梁的动力响应差异不大,桥面初始变形对车桥耦合振动的影响主要体现在变形幅值上。     

新型轨道交通混凝土声屏障单元板抗风性能研究

设置新型轨道交通混凝土声屏障是一种非常有效地解决城市轨道交通噪声污染的方法。新型轨道交通混凝土声屏障单元板具有良好的抗风性能是保证声屏障正常工作性能和吸音降噪效果的关键。通过参考最新行业标准和国内外最新计算方法,确定了在正常工作状态下声屏障单元板所需承受的列车气动风压脉动力值。借助有限元软件ANSYS对混凝土声屏障的抗风压性能进行有限元分析,由模拟分析结果表明:在背板和面板承受3.5kPa风荷载时,混凝土的最大拉应力为6.205MPa,钢筋的最大拉应力为17.035MPa,单元板跨中挠度最大为4.96mm;承受最大风荷载7kPa时,混凝土的最大拉应力8.278MPa,钢筋的最大拉应力为22.798 MPa,单元板跨中挠度最大为6.93mm。计算值均小于规范标准值,完全符合工程实际应用要求。     

列车作用下高架车站内力分析及配筋研究

高架车站是建筑和桥梁综合体,承受列车动力作用。根据列车的实际编组和轮对,运用ANSYS APDL程序开展以下研究:(1)采用瞬态分析,计算钢轨磨损和接头不平顺条件下列车动力对高架车站的轨道梁、支撑柱的作用力,发现钢轨磨损下列车作用力影响较大;(2)以磨损不平顺为基础,分别计算列车运行时速60 km、80 km、120 km条件下对轨道梁、支撑柱的作用,结果表明列车运行时速越大,列车动力对轨道梁的作用力越大;(3)采用静力分析,将列车轴重乘以铁路设计规范计算动力系数按移动荷载施加在轨道梁上,计算结果与钢轨磨损条件下列车设计时速80 km计算完全一致;(4)将列车按均布荷载施加在轨道梁上,比较上述三者的差别,结果显示施加均布荷载造成轨道梁支座弯矩偏大、跨中弯矩偏小、支撑柱轴力偏大。根据列车作用下轨道梁内力分别以容许应力法和概率极限状态分析法进行配筋比较,两者配筋结果基本一致。     

武广铁路客运专线列车脉动力对声屏障的影响研究

脉动力是声屏障动力设计的控制因素,只有确定了客运专线脉动力大小才能开展下一步的声屏障结构设计。采用可压缩三维流动模型,利用大型通用流体计算软件Fluent对列车高速通过时产生的脉动力进行模拟计算,对脉动力的作用特点、脉动力对声屏障结构的影响进行研究分析,结论为:列车引起的最大正负压力差达1 500 Pa,将对声屏障和地基连接部件产生重大影响,线间距对声屏障压力有重要影响,车型对声屏障压力影响不大。     

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。     

高速铁路桥梁声屏障插入损失五声源预测模式研究

研究一种高速铁路桥梁声屏障插入损失的五声源预测模式,可应用于时速300 km以上高速铁路声屏障声学设计。对高速铁路噪声源进行现场辨识测试,分析其声源特性,将高速铁路噪声源简化为轮轨区、车体下部、车体上部、集电系统、桥梁结构5个等效噪声源。根据单声源模式的声屏障插入损失预测公式,结合不同车速下声源等效频率和噪声贡献量,同时考虑桥梁翼板对声传播的影响,形成五声源模式的声屏障插入损失预测公式。采用该方法计算2.15 m声屏障插入损失并与现场测试数据对比,结果显示距离线路25~50 m处受声点插入损失预测结果与实测结果吻合度最高。     

高速铁路减载式声屏障气动载荷特性的试验研究

减载式声屏障气动载荷特性研究是提高减载式声屏障结构可靠性的前提,具有重要的理论意义和工程价值。分别从车速、上下行、车型影响三个方面,对桥梁段和路基段减载式声屏障的气动载荷特性进行试验研究。结果表明,对桥梁段而言,减载式声屏障正应力幅值约是负应力幅值的两倍;列车距离声屏障越近,声屏障受到的气动载荷对车速的影响越敏感;在同一车速下,CRH380A型动车组作用于声屏障上的气动载荷高于CRH380AM型动车组的作用;车型对声屏障的气动载荷作用受车速的影响不大。对路基段而言,在同一车速下,列车经过路基段时声屏障的应力幅值比桥梁段要大;随着车速增加,正应力幅值的增大幅度远小于负应力幅值的增大幅度;减载式声屏障的上下行特性与声屏障高度相关;声屏障受到的气动载荷随车速的变化关系与列车和声屏障的距离关系较小。当车速低于320 km/h时,路基段减载式声屏障应力峰谷值之差随车速增加而增大的趋势较为缓慢。     

高速铁路声屏障脉动力数值模拟研究

基于有限体积法,采用流体动力学计算软件建立了列车通过设置声屏障桥梁时的空气动力学模型.应用滑移网格技术和大涡模拟法,计算了声屏障的三维非定常可压缩外流场,获得了不同速度、不同车头长度和不同车体长度列车通过桥梁时轨面以上2.15 m高处声屏障脉动压力极值、脉动压力时程曲线等.研究结果表明:声屏障所受脉动风压极值基本与车速的平方成正比;在车速相同情况下,6 m长车头列车产生的脉动风压比12 m长车头列车约大10%;200 m长车体列车通过时产生的脉动风压比100 m长车体列车约大7%.