大跨度铁路悬索桥车-线-桥耦合振动分析

摘要

本文运用车辆—线路—桥梁耦合振动理论，建立了相对完善的车辆—线路—桥梁耦合动力学模型。以一座主跨为1120m悬索桥方案为工程背景，对该方案在ICE3列车以速度160km/h～300km/h作用下桥梁、轨道和车辆的动力性能进行了分析，并对主缆和吊索在不同索力下桥梁和车辆的动力响应进行了对比研究。计算分析表明：(1)针对大跨度悬索桥，考虑恒载时主缆和吊索索力弓I起的初始刚度进行线性分析是可行的;(2)大跨度悬索桥在高速列车作用下，刚度能够满足高速列车行车安全性和乘坐舒适性的要求。rn (3)在车速为300km/h以内，大跨度悬索桥在高速列车作用下，主跨跨中竖向、横向动位移时程曲线与静力加载曲线相似，主跨跨中竖向和横向加速度均较小，其最大值分别为0.009g和0.007g，最大竖向动力系数为1.117：rn ICE3列车的脱轨系数、轮重减载率最大值分别为0.139、0.493，均满足安全限值要求。最大车体横向、垂向加速度最大值分别为0.073g、0.088g，满足平稳性要求。横向、竖向舒适性指标最大值分别为2.093、1.987，均达到优。(4)主缆和吊索索力变化引起的结构刚度变化对系统的动力响应有一定的影响。当索力为0.01倍～100倍设计恒载索力时，桥梁跨中竖向位移和竖向加速度对索力变化比较敏感，横向位移也受到一定的影响，对横向加速度影响很小;车辆脱轨系数、轮重减载率和车体横向加速度受其影响很小，车体垂向加速度在0.01倍～1倍设计恒载索力时变化较大，随着索力的增大而变大，当索力达到一定程度(1倍设计恒载索力)后，索力变化对车体垂向加速度影响不大。