基于虚功原理的轨下支承失效动力响应研究

将列车、轨道和桥梁视为3个子结构，基于虚功原理分别推导了三者的动力耦合方程。各子方程按对号入座的方式组装成列车-轨道-桥梁耦合矩阵，其中轨道和桥梁子系统之间采用离散的弹簧-阻尼连接。由于轨下结构的破坏出现轨下支承失效时，计算模型应将轨道下端与桥梁相应连接的弹簧-阻尼去除，进而修正原始组装的刚度矩阵和阻尼矩阵。针对轨下支承失效问题，应用该方法分析了轨道和桥梁动力响应的变化规律。结果表明：轨下支承失效改变了连续的轨道支承刚度，导致车辆通过失效区域时的轮轨接触力剧烈变化；只考虑轨道的动力不平顺时，轨下基础支承缺陷对桥梁的位移响应影响较小，但会加剧桥梁的加速度响应；轨下支承失效的范围越大，轮轨接触力和桥梁的加速度越大；对于轨道的位移和加速度，两者会随轨下支承失效破坏区域的扩大和列车走行速度的提升而显著增加。