简支梁桥上弹性长枕无砟轨道垂向动力特性分析

摘要

弹性长枕无砟轨道结构是高速铁路和城市轨道交通快速发展过程中出现的一种新型减振轨道形式，综合了长枕埋入式无砟轨道和弹性支承块无砟轨道的技术优点，且克服了它们的缺点。目前国内对弹性长枕轨道结构的研究还比较少，对桥上弹性长枕无砟轨道的研究更少;本文利用落轴试验原理、ANSYS软件瞬态分析原理对桥上弹性长枕无砟轨道进行一系列的研究分析，用于指导桥上弹性长枕无砟轨道结构的设计、铺设和养护维修。
　　 根据弹性长枕轨道结构的双层弹性特征，利用落轴试验原理分析弹性长枕无砟轨道的减振性能并确定结构轨下和枕下的合理刚度范围;利用多体运动学原理建立车辆-线路系统，分析在一定速度下同一车辆不同车轮轮轨力的变化以及不同速度时同一车轮轮轨力的变化;建立完整的桥上弹性长枕无砟轨道结构有限元模型，首先对其进行模态分析以确定结构是否符合桥梁自振频率的相关规定;然后分别分析列车速度、结构轨下刚度以及结构枕下刚度变化对结构各部分动力响应的影响。
　　 通过计算分析表明:弹性长枕无砟轨道结构是一种很好的减振型无砟轨道结构;轨下刚度的合理范围为60～120kN/mm，枕下刚度的合理范围为80～180kN/mm;改变结构轨下和枕下刚度都会对结构各部分动力响应产生影响;列车速度提高列车轮对的轮轨力会增大，结构各部分的动力响应也会增大。
　　 本文的研究成果对桥上弹性长枕无砟轨道结构的设计、施工和养护具有一定的指导意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 本文研究的背景与意义

1．2 国内外轨道结构减振及振动传播的理论研究进展

1．2．1 国外轨道结构减振及振动传播理论的研究进展

1．2．2 国内轨道结构减振及振动传播理论的研究进展

1．3 国内外无砟轨道减振措施的研究现状

1．3．1 钢轨方面的减振措施

1．3．2 扣件的减振措施

1．3．3 道床的减振措施

1．4 弹性长枕无砟轨道的介绍与应用

1．4．1 国外对弹性长枕轨道结构的研究

1．4．2 国内对弹性长枕的研究与应用

1．5 本文研究的内容与主要工作

第二章 结构的减振机理与轨道动力评价指标

2．1 弹性长枕轨道结构的减振原理

2．1．1 弹性长枕轨道结构的隔振原理

2．1．2 隔振的分类

2．1．3 振动传递

2．2 轨道动力评价指标介绍

第三章 桥上弹性长枕合理刚度研究

3．1 落轴试验原理

3．1．1 落轴试验原理介绍

3．1．2 落轴试验三自由度模型的计算

3．2 ANYSYS／LS-DYNA软件及计算参数与模型介绍

3．2．1 ANYSYS／LS-DYNA软件介绍

3．2．2 计算参数与模型介绍

3．3 弹性长枕无砟轨道振动效果

3．4 桥上弹性长枕轨道合理轨下刚度与枕下刚度

3．4．1 桥上弹性长枕轨道结构合理枕下刚度

3．4．2 桥上弹性长枕轨道结构合理轨下刚度

3．5 本章小结

第四章 列车轮轨力的计算与分析

4．1 SIMPACK软件及轮轨模块介绍

4．1．1 SIMPACK软件简介

4．1．2 SIMPACK软件轮轨模块特点

4．1．3 SIMPACK中多体系统运动方程理论

4．2 SIMPACK软件建立车辆系统动力学模型

4．2．1 建立动车模型

4．2．2 建立轮轨与线路模型

4．2．3 建立车辆-轨道-线路系统动力学模型

4．3 计算高速移动列车对钢轨的作用力

4．3．1 一定速度列车不同车轮的轮轨力比较

4．3．2 不同速度列车同一车轮轮轨力比较

4．4 本章小结

第五章 桥上弹性长枕无砟轨道受力分析

5．1 桥上弹性长枕无砟轨道参数介绍与模型建立

5．1．1 桥上弹性长枕无砟轨道参数介绍

5．1．2 桥上弹性长枕无砟轨道的实体模型

5．2 桥上弹性长枕结构模态分析

5．2．1 模态分析原理

5．2．2 系统的固有频率

5．2．3 系统的固有振型

5．3 桥上弹性长枕在移动荷载作用下的特性

5．3．1 不同速度荷载对轨道结构动力特性的影响

5．3．2 轨下刚度对结构响应的影响

5．3．3 枕下刚度对结构响应的影响

5．3．4 轨下与枕下刚度变化对结构响应的影响比较

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 本文主要研究工作与结论

6．2 未来工作与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的主要研究成果