竖弯涡振作用下桥上列车行车安全舒适性研究

为研究高速铁路桥梁竖弯涡振对桥上列车行车安全舒适性的影响,以某大跨公铁两用斜拉桥和CRH2型动车组为背景,进行风-车-轨-桥耦合系统振动分析。基于ANSYS与SIMPACK联合仿真平台,引入桥梁涡激力数值模型,建立风-车-轨-桥耦合系统振动模型,对比10 m/s平均风速下主梁发生与未发生竖弯涡振时桥梁和列车的动力响应,并分析不同列车速度的影响。结果表明：竖弯涡振会加剧桥梁和列车的竖向响应,而列车的存在会使发生竖弯涡振时的桥梁竖向位移和加速度分别降低31.8%和42.4%,对主梁竖弯涡振具有一定的抑制作用;主梁发生竖弯涡振时列车行车安全性指标峰值和竖向舒适性指标(竖向加速度和竖向Sperling指标)峰值明显大于未发生竖弯涡振时,并均随着车速的增大而增大;当车速超过230 km/h时,列车轮重减载率超过安全限值0.6,当车速超过200 km/h时,桥上列车竖向加速度超过安全限值1.3 m/s²。     

风-浪联合作用下大跨度桥梁车-桥耦合振动分析

为研究波浪对跨海桥梁风车-桥耦合振动系统的影响,针对跨海桥梁所处风大、浪高的极端环境,建立了波浪-风-列车-桥梁动力模型,将风场视为空间相关的平稳高斯过程,高速列车采用质点-弹簧-阻尼器模型模拟,精细化全桥模型通过有限元方法建立,考虑风-列车-桥梁之间的耦合作用,波浪作为外部荷载施加到该耦合体系中。以主跨532 m某海洋桥梁为例,通过自主研发的桥梁科研软件BANSYS （Bridge Analysis System）,分析了波高、风速、车速对耦合模型车辆和桥梁响应的影响。结果表明：风车-桥耦合振动体系的车辆和桥梁响应受波浪影响显著,车辆和桥梁响应在与波浪荷载一致的方向增加显著,15 m·s^-1风速下,考虑波浪影响的车辆横向加速度最大值约是不考虑波浪时的1.3倍,考虑波浪影响的跨中横向位移最大值约是不考虑波浪时的22倍,而在非一致方向波浪对车-桥响应的影响较小;不同风速下,波浪对车辆横向加速度影响显著,考虑波浪影响的车辆横向加速度约是不考虑波浪时的1.2倍,而车辆竖向加速度、轮重加载率、倾覆系数等指标主要受风速的影响;波浪基频与桥梁横向位移响应谱主峰频率一致,波浪已成为影响桥梁横向位移响应的控制因素;波浪减弱了车速对车-桥响应的影响,随着波高的增加,车辆和桥梁响应对车速的变化更不敏感。     

常泰长江大桥主桥风-车-线-桥耦合分析

常泰长江大桥为主跨1176 m的双塔双索面公铁两用双层斜拉桥.为研究侧风作用下该桥的动力响应以及桥上高速列车的行车安全性,采用WT TBDAS V2.0软件建立风-车-线-桥耦合分析模型,分析不同风速及车速下单、双线CRH2列车通过桥梁时车辆和桥梁的动力响应.结果表明:桥梁主跨跨中横向位移和横、竖向加速度随风速增大而增...     

城市轨道交通U型梁运营安全性分析

以U型梁为主要研究对象,建立车辆-桥梁耦合动力分析模型,研究了车速、车辆类型和钢弹簧浮置板对高架U型梁桥动力响应的影响,分析了车辆和桥梁结构的动力特性,并对地铁列车通过U型梁桥系统时的行车安全性进行了评估。计算结果表明：车辆在50~100 km/h速度运行时,均满足行车安全性的要求,车辆振动会随着速度的增加而增加;从U型梁的行车安全性角度来分析,选取A型车比B型车更为合理;加入钢弹簧浮置板后,可减小桥梁竖向位移和竖向加速度,但会增加列车振动响应,在钢弹簧浮置板设计过程中,需兼顾车辆和桥梁的运营安全性;改变钢弹簧的刚度对桥梁振动响应的影响较小。     

基于铁路车桥耦合的桥梁动力特性研究

针对高速列车行经的桥梁结构,基于列车-轨道-桥梁耦合振动分析理论,通过仿真模拟分析列车时速、阻尼比和桥梁跨径对桥梁动力性能的影响。研究结果表明,桥梁跨中位置的位移和加速度与列车时速呈正相关;随着结构阻尼比的增大,跨中的位移和加速度均显著降低;随着桥梁跨径的增大,跨中位置的位移和加速度显著增大,其中跨中的竖向和横向位移增长幅度最大。     

站桥合一高架车站振动舒适度分析

针对站桥合一高架车站的振动舒适度问题,建立高架车站结构的有限元模型,输入高铁列车的行驶荷载,计算结构振动在时域内的动力响应。基于目前常用的国际标准,评价各楼层的舒适度。     

地震动分量对车-轨-桥系统动力响应影响研究

为研究横向、竖向、纵向及三向地震动分量对车-轨-桥系统动力性能的影响,以高速铁路10跨32m双线简支箱梁桥为背景进行分析。采用仿真分析程序TTBSAS,选取一致激励模式输入10条典型地震波,分析在无震,横向、竖向、纵向及三向地震动分量作用下车-轨-桥系统的钢轨横(竖)向位移、加速度等桥梁结构动力响应,以及脱轨系数、轮重减载率、轮对横向力等列车动力响应。结果表明:在不同地震动分量作用下,高速铁路简支梁桥的横向和竖向动力响应具有弱耦合性;横向地震动分量会同时增大钢轨的横向和竖向动力响应;横向地震动分量对桥上列车行车安全的威胁最大,在进行地震作用下的车-轨-桥系统行车安全性研究时,可考虑仅输入横向地震动分量进行计算。     

风屏障破坏所致风载突变对桥梁列车行车安全影响研究

为研究桥上风屏障局部破坏对桥梁列车行车安全性的影响，以某四塔公铁两用斜拉桥为背景，进行列车动力响应和行车安全性影响参数分析。推导列车通过风屏障破坏段时车辆和桥梁的风荷载，并通过桥梁和列车节段模型风洞试验，测得计算所需气动力系数；在此基础上建立风-车-轨-桥耦合振动模型，研究了风屏障破坏段长度、平均风速和列车车速对列车动力响应及行车安全的影响。结果表明：突风效应会导致列车横向位移达到最大值，遮风效应会使列车横向加速度达到最大值；随风屏障破坏段长度、平均风速和列车车速的增加，列车动力响应随之增加；风屏障破坏会增加列车的轮重减载率和脱轨系数，并且高风速下各节车辆在风屏障破坏段的脱轨系数差异较大；仅在风速不大于10 m/s时，列车可以180 km/h的车速安全通过风屏障破坏段。     

多线铁路桥双车交会的风-车-桥耦合振动研究

为研究风荷载下多线铁路桥双车交会的动力响应,以某六线双层铁路斜拉桥为背景,采用桥梁结构分析软件BANSYS建立有限元模型,对不同双车交会组合进行风-车-桥系统耦合振动分析,计算各工况下车辆和桥梁的动力响应,并研究双车交会横桥向间距、车桥相对位置和风速对车辆和桥梁动力响应的影响。结果表明:双车交会过程中,迎风侧车辆的加速度变化不明显,背风侧车辆的加速度明显变大;双车横桥向间距对背风侧车辆的横向加速度有不同程度的影响,竖向加速度有明显突变;横桥向间距对桥梁的横向位移略有影响,对竖向位移几乎无影响;双车横桥向间距相同时,靠近来流方向车道交会时车辆加速度比远离来流方向车道交会时大;迎风侧车辆的加速度随风速增大而增大;桥梁跨中横向位移随风速增大而变大,竖向位移和扭转角受风速的影响较小。     

移动车辆荷载作用下高低塔斜拉桥动力响应时程分析

移动车辆荷载对于结构的动力时程响应分析越来越受到工程界的重视,文章依托某高低塔斜拉桥,运用Midas有限元分析软件对结构在不同车速情况下主跨跨中位置的动挠度、冲击系数及竖向加速度的动力时程响应进行了数值模拟计算分析。车辆以一定速度通过桥面时,斜拉桥主跨跨中位移响应随时间推移明显逐渐增大,当车辆行驶至桥跨跨中附近时的位移响应达到最大,车速为10~40km/h时会产生较明显的局部振荡,车辆完全通过全桥后,主跨跨中仍会持续5~10s的自由振荡。主跨跨中冲击系数随车速增加呈现波动上升趋势,斜拉桥主跨跨中的正最大加速度响应值随车速增加呈现类似正弦曲线特性的变化趋势。     

减振型双块式无砟轨道合理刚度匹配研究

为研究城际铁路减振型双块式无砟轨道的合理刚度匹配,基于轮轨系统耦合动力学理论,结合我国城际铁路的运营特点,建立了城际铁路车辆-减振型双块式无砟轨道耦合动力分析模型,分析了列车在时速200 km和160 km时的轮轨动力响应。结果表明:对列车最高运行速度为200 km/h的城际客运专线,建议钢轨允许垂向位移控制在2 mm以内,减振垫的垂向位移应控制在1 mm左右;支点反力、钢轨位移受扣件刚度的影响显著,减振垫刚度是决定底座板加速度及道床板位移的决定性因素。城际铁路“在大站停”列车时速200 km、“站站停”列车最高时速160 km时,扣件合理刚度可取为42~49 kN/mm,减振垫的合理刚度可取为0.036~0.044 N/mm3。     

大位移公路桥梁伸缩缝的动力定位耦合数值模拟研究

基于有限元软件ABAQUS,对大位移公路桥梁伸缩缝的动力定位耦合数值模拟进行了研究。结果表明,随着支承刚度的增加,伸缩缝最大水平位移、竖向位移响应随之减小。当支承刚度从50050 N/mm增加到80050N/mm时,伸缩缝中梁最大水平位移响应减小60.71%,最大竖向位移响应减小38.36%。当中梁支承刚度>50050N/mm,速度为81.5km/h时,增大支承刚度对伸缩缝中梁冲击影响较小。随着速度增大,伸缩缝中梁水平向振动位移和竖向振动位移变化规律趋于一致。与双辆车同时同向通过伸缩缝相比,单辆车通过伸缩缝时,最大竖向位移相差较小,最大水平向位移则明显要小。在单辆车通过伸缩缝时,最大竖向位移相差较小,最大水平向位移明显要大于双辆车同时反向通过的位移。     

大位移桥梁伸缩缝耦合动力学研究

运用有限元分析软件对大位移桥梁伸缩缝进行耦合（竖向和水平）动力学研究。研究结果表明：中梁竖向振动位移与水平向振动位移之间的相互影响很小,故可对伸缩缝竖向或水平向振动响应单独进行研究;双车辆同时同向或反向通过伸缩缝时,中梁最大竖向振动位移与单车辆通过伸缩缝时相差不大,并且中梁出现最大竖向振动位移的位置相同;当车速为120 km/h时,双车辆同时同向或反向通过伸缩缝时的水平振动位移比单车辆通过伸缩缝时大44．4％或小42．0％。     

车辆荷载作用下双工字钢-混组合连续梁桥振动控制研究

车桥耦合作用下，钢-混凝土组合梁桥竖向振动问题比较突出，这将影响行人的安全及舒适性。以中国某三跨双工字钢-混凝土组合连续梁桥为研究对象，对桥梁进行车桥耦合振动分析及控制。基于Newmark-β法在ANSYS中利用APDL语言建立车桥耦合振动模型，并对不同车重、车速和路面等级下的桥梁竖向加速度振动响应进行分析。在桥梁各跨跨中安装调谐质量阻尼器(TMD)对桥梁振动进行控制，采用最佳参数调整方法确定TMD参数。对安装TMD前后的桥梁振动响应进行对比分析，并结合Sperling指标对行人舒适度进行评价。研究结果表明：车速、车重和路面等级均是导致行人舒适度变差的重要因素;2辆同型号车辆按相应车道并排行驶，安装TMD后，随着车速的增大，桥梁跨中竖向加速度峰值减小率逐渐增大，当车速为120 km·h^-1时，桥梁跨中竖向加速度峰值减小率达到43.7%，Sperling指标从2.76降到2.33，振动控制效果最为明显;随着车重的增加，桥梁跨中竖向加速度峰值减小率基本呈增大趋势，当各车重为40 t时，桥梁跨中竖向加速度峰值减小率为29.1%，Sperling指标从2.20减小到1.99，行人舒适度得到了较大改善;随着路面不平顺等级的增大，桥梁跨中竖向加速度峰值减小率也逐渐增大，C级路面时加速度峰值减小率可达到29.4%，控制效果明显。因此，安装TMD对不同车重、车速和路面等级下的桥梁跨中竖向加速度响应均起到了控制作用，对双工字钢-混凝土组合连续梁桥安装TMD可以有效地改善行人舒适度。     

土-无柱大跨地铁车站结构地震响应分析

为解决土-无柱大跨地铁车站抗震性能的问题,以南宁地铁5 号线金桥站工程为研究对象进行振动台试验研究,验证土-地 铁车站振动台试验的边界效应,并对比分析地震作用下结构模型与土体的加速度响应规律。结果表明: 1)模型箱箱壁所设置的聚 苯乙烯泡沫板边界能消除边界上波的反射与散射,其效果比较理想; 2)对于模型地基,其加速度响应随着埋深而减小; 3)水平向地 震作用下,地铁车站结构模型各处的峰值加速度响应表现为底板最小、中板居中、顶板最大,而竖向地震作用下底板的峰值加速度 响应大于中板。震害观测表明: 模型地基发生局部破坏,车站结构模型在顶板与侧墙处、中板加腋处产生较多细微裂纹。     

岩质边坡稳定性数值模拟及动力响应分析

采用快速拉格朗日方法,以差分技术引入时问因素实现了从连续介质小变形到大变形的分析模拟,对湖南省对121援建项目一四川理县至小金公路工程中豹子嘴边坡建立了三维模型,并采用2008年5．12汶川M8．0级地震中木卡站实测的地震波,在对地震波进行校正的基础上,进行动力数值模拟,分析了地震荷载作用下岩质边坡的位移、加速度和速度的动力响应过程和规律。岩质边坡动力响应分析表明地震荷载下岩质边坡最小水平永久位移、最小水平加速度反应峰值及最小水平速度反应峰值均发生在坡脚处,且在竖向方向均存在较明显的放大效应,其位移、加速度和速度的放大效应存在一定差异,放大倍数分别为18,1．3和6．35。     

钢管混凝土拱桥在移动车辆荷载作用下的振动分析

以某主跨110m的自锚式钢管混凝土中承桁架拱桥为对象,分析了该桥的自由振动特性和移动车辆荷载作用下主跨桥面系的振动特性。计算结果表明:采用单轴和双轴移动车辆模型计算出的桥面系振动特性差别不大;不同车速的移动车辆荷载引起桥面系的振动响应不同,车速快时,桥面系竖向振动的最大位移减小,竖向振动的最大速度和加速度增加。     

轮胎均匀性对牵引车行驶平顺性影响试验研究

针对某重型卡车行驶至70 km/h附近时存在严重异常振动现象,本文阐述了轮胎均匀性各项指标及影响因素,并通过道路试验的方法,得到了车辆在装配不同均匀性等级轮胎状态下,各车速驾驶室地板位置的加权加速度均方根值,结果表明,轮胎均匀性对汽车行驶平顺性的影响较为明显。本文为汽车整车及轮胎的匹配设计提供了依据,也为解决卡车异常振动问题提供了方向。     

中庭式地铁车站地震响应振动台试验

中庭式地铁车站因用大量横梁取代楼板来形成中庭大开口（顶层和中层楼板的开口率均超过50%）,且站厅层无柱,站台层采用宽高比达7.5的薄壁柱,车站结构抵抗横向变形比如地震作用的能力,成为值得担忧的一个问题。为此,针对埋置于人工模型土中的中庭式地铁车站模型,进行了一系列1g振动台试验,探究中庭式地铁车站结构的地震响应特征,以及地震动强度对土和车站动力响应的影响规律。试验结果表明：地震作用下,站厅层横梁两端的峰值动拉应变最大,站厅层横梁两端为抗震最薄弱环节;中庭式车站侧墙与邻近土体的加速度响应差异在不同埋深处表现不同;地震动强度对车站结构和场地的地震响应均影响显著;随地震动强度增加,场地的卓越频率变得越不显著,其加速度傅里叶谱的主要幅值段趋向坐落于更宽的频带内;随地震动强度增加,顶板埋深处土和侧墙加速度放大系数差异逐渐递减;随地震动强度增加,侧墙上峰值动土正应力分布形状可能发生变化,且沿车站左、右侧墙的峰值动土正应力呈非对称分布;水平横向地震动输入下,中庭式车站存在摇摆运动,且车站顶板的竖向加速度随水平输入地震动强度的增加而增大。试验结论有助于更好地认识中庭式地下结构的地震响应规律,为类似结构的抗震设计提供参考。