桥面温度及徐变变形对连续梁框架墩桥列车走行性影响研究

摘要

近年来在高速铁路桥梁建设中，由于跨既有线的需要，作为具有灵活跨越能力的梁桥类型，预应力混凝土连续梁-框架墩桥在高速铁路桥梁中得到较广泛的采用。但是由于徐变及温度对连续梁-框架墩桥产生的变形和预拱度影响了线路的平顺性，对高速列车通过时车桥系统的动力响应有很大的影响，所以很有必要对此进行深入研究。本文以津秦客运专线下坞蓟运河特大桥（该桥为7-16m连续梁-框架墩桥）为工程背景对考虑徐变及温度变形和桥面预拱度作用的预应力混凝土连续梁-框架墩桥进行了车桥耦合振动分析。全文主要研究内容如下:
　　 1.综述了预应力混凝土连续梁-框架墩桥框架墩的结构体系及设计要点，简要介绍了我国高速铁路车桥振动的研究现状，说明了对预应力混凝土连续梁-框架墩桥进行车桥系统耦合振动分析并考虑预拱度、徐变及温度作用所致桥面变形曲线影响的必要性。
　　 2.按现行铁路桥规对连续梁-框架墩桥的桥面温度变形进行了理论计算，并与试验值进行了对比分析，结果表明按照按现行铁路桥规进行桥面温度变形计算具有一定的安全裕度。
　　 3.基于弹性系统动力学势能不变值原理及形成矩阵的“对号入座”法则，建立了列车及预应力混凝土连续梁-框架墩桥动力学有限元分析模型，并对桥梁的动力特性进行了计算分析。
　　 4.考虑徐变及温度变形和桥面预拱度所形成的桥面组合变形影响，对预应力混凝土连续梁-框架墩桥进行了车桥耦合振动动力学仿真计算分析。结果表明:桥面组合变形曲线的不同对桥梁各项动力响应的影响不大，但对列车走行性的影响较显著，在设计时必须予以足够的重视。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 连续梁-框架墩桥框架墩的结构形式及设计要点

1．1．1 连续梁-框架墩桥框架墩的结构形式

1．1．2 连续梁-框架墩桥框架墩的设计要点

1．2 车桥耦合振动研究概况

1．2．1 国外车桥耦合振动研究概况

1．2．2 国内车桥耦合振动研究概况

1．3 研究的目的与意义

1．3．1 研究的目的和意义

1．3．2 本文主要的研究内容

第二章 车桥系统动力分析模型及分析方法

2．1 车辆模型的建立

2．1．1 基本假设和自由度

2．1．2 车辆空间振动总势能的计算方法简介

2．1．3 车辆阻尼矩阵、质量矩阵、刚度矩阵、荷载矩阵的形成

2．2 列车桥梁空间模型的建立

2．2．1 空间梁单元

2．2．2 矩形受弯板单元

2．2．3 空间杆单元

2．2．4 桥梁结构阻尼矩阵

2．3 车桥时变系统空间振动方程的建立与求解

2．3．1 空间振动方程的建立

2．3．2 空间振动方程的求解

2．4 车桥振动分析评定标准

2．4．1 列车运行安全性与舒适性、平稳性评价指标

2．4．2 桥梁响应评价标准

第三章 连续梁-框架墩桥桥面温度变形理论计算与试验研究

3．1 工程概况

3．2 桥面温度变形理论计算

3．3 桥面温度变形试验研究

3．3．1 试验过程简述

3．3．2 桥面变形实测值与理论值对比

3．4 本章小结

第四章 考虑温度变形及徐变变形和桥面预拱度作用的桥梁动力特性及列车走行性分析

4．1 轨道不平顺与桥面初始变形组合曲线

4．1．1 轨道不平顺

4．1．2 桥面初始变形组合曲线

4．2 桥梁动力特性分析

4．2．1 建立桥梁空间振动有限元模型

4．2．2 桥梁动力特性分析

4．3 列车—桥梁时变系统空间振动响应计算结果与分析

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间参与的科研项目