风-车-桥系统空间动力分析模型

摘要

将风、车、桥三者作为一个交互作用，协调工作的耦合振动系统，较全面地考虑了风桥间的流固耦合作用，车桥间的固体接触耦合作用，风对车的空间脉动作用及整个系统的时变特性。首先通过数值方法模拟了脉动风速场和轨道不平顺。作用于桥梁的风荷载考虑了静风力、抖振力及自激力，其中抖振力采用准定常表达，自激力采用基于脉冲响应函数的卷积形式。作用于车辆的风荷载考虑了静风力和抖振力。桥梁结构采用杆系有限元模型，车辆采用质点一弹簧一阻尼器模型。将车辆和桥梁看作两个子系统，根据轮轨接触处的几何协调条件和力学平衡条件建立车桥间的耦合关系，采用平衡迭代的方法求解风—丰—桥系统的运动方程。最后以京沪高速铁路南京长江大桥为工程背景，采用BANSYS软件对比分析了风—车—桥系统中车辆和桥梁的振动特点及风的影响。