脉动力作用下高速铁路防护结构力学性能分析

摘要

铁路是国民经济大动脉，在经济发展中起重要作用。近年来，在高速铁路旁搭建防护结构的情况时有发生。为确保高速铁路防护结构的可靠性，保证人员、设备的安全，对脉动力作用下高速铁路防护结构的力学性能分析具有十分重要的意义。本文结合武广高铁衡阳段东外环高速铁路防护结构实例，对脉动力作用下高速铁路防护结构的力学性能进行了分析。
　　本文首先根据空气动力学基本理论，利用大型流场计算软件分析了CRH2型和CRH3型动车组以不同速度通过高速铁路防护结构时，防电板各处脉动压力分布规律，确定出用于分析高速铁路防护结构力学性能的脉动载荷。然后结合结构力学基本理论，采用空间结构有限元分析软件，分析了高速铁路防护结构在不同载荷组合工况（高速列车脉动压力、防护结构自重、当地风载荷、主梁1#块湿重及施工载荷）下的整体结构静强度及屈曲稳定性。最后，在通用有限元分析软件中，建立高速铁路防护结构局部模型，分析了高速铁路防护结构在不同载荷组合工况下的瞬态响应，并考核了防护墙与防电板连接部位局部结构强度。
　　研究结果为湘桂线扩能改造工程衡阳段跨东外环特大桥安全施工提供了科学依据，为高速铁路沿线大面积板状结构建造提供了参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 高速列车空气动力学国内外研究现状

1．2．2 钢框架结构稳定性分析国内外研究现状

1．3 研究内容与方法

第二章 高速铁路防护结构脉动力分析

2．1 流场数值计算基本方程

2．1．1 连续性方程

2．1．2 动量守恒方程

2．1．3 湍流模型

2．2 高速铁路防护结构流场计算模型的建立

2．2．1 建立防护结构流场计算模型

2．2．2 选取计算区域

2．2．3 确定计算模型边界条件

2．2．4 划分流场计算网格

2．2．5 脉动压力测点布置

2．3 高速列车脉动力在防电板上的分布规律

2．3．1 防电板所受脉动力变化规律

2．3．2 防电板上脉动压力随时间变化规律

2．3．3 防电板上不同高度处脉动压力分布规律

2．3．4 防电板同一水平线上各处脉动压力分布规律

2．3．5 防电板正面、背面脉动压力分布规律

2．3．6 车型对防电板上脉动压力分布的影响

2．4 确定高速铁路防护结构力学性能分析载荷

2．5 本章小结

第三章 脉动力幅值作用下高速铁路防护结构静强度及屈曲分析

3．1 高速铁路防护结构有限元模型的建立

3．2 边界条件及计算载荷

3．2．1 边界条件

3．2．2 计算载荷

3．3 脉动力幅值作用下高速铁路防护结构静强度分析及评估

3．3．1 高速铁路防护结构刚度分析

3．3．2 高速铁路防护结构强度分析

3．3．3 脉动力幅值作用下高速铁路防护结构静强度评估

3．4 脉动力幅值作用下高速铁路防护结构屈曲分析及评估

3．5 本章小结

第四章 脉动力作用下高速铁路防护结构动力学分析

4．1 高速铁路防护结构有限元模型的建立

4．1．1 瞬态动力学分析基础

4．1．2 建立高速铁路防护结构有限元模型

4．2 脉动力作用下高速铁路防护结构瞬态响应分析及评估

4．2．1 边界条件及计算载荷

4．2．2 脉动力作用下高速铁路防护结构瞬态响应分析

4．2．3 脉动力作用下高速铁路防护结构瞬态强度评估

4．3 本章小结

第五章 高速铁路防护结构连接部位强度分析

5．1 高速铁路防护结构连接方式

5．2 接触设置

5．3 脉动力幅值作用下高速铁路防护结构连接部位静强度分析

5．4 脉动力作用下高速铁路防护结构连接部位动力学分析

5．5 高速铁路防护结构连接部位强度评估

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 展望

参考文献

附录

致谢

硕士研究生期间参加的科研项目