高速铁路中小跨度曲线梁桥车桥耦合振动研究

摘要

几乎是从铁路刚刚出现时开始,桥梁振动问题就一直是铁路工作者研究解决的热点.高速铁路上曲线桥梁的车桥耦合振动问题过去一直未曾全面展开.该文主要研究高速铁路中小跨度曲线梁桥的车桥耦合振动问题.为此展开了如下工作:1.根据列车曲线通过的特点,建立了较为完善的适用于做曲线梁车桥耦合振动研究的曲线通过车辆模型;2.文中给出了车桥耦合位移和耦合力关系式,指出某些文献中将轮轨接触点处的桥梁横向位移直接作为轮对横移是不对的,实际上轮轨间存在相对横移;3.车辆的振动方程用矩阵组装法推导;4.研究了自由轮对的纯滚线和蛇行运动,提出了曲线桥梁上轨道的合理布置方法;5.曲线半径是曲线桥梁的特有的重要.该文先就曲线半径对高速铁路曲线桥梁的自振特性的影响进行了分析,指出曲线梁桥的自振频率随曲线半径的增大而增大.对中小跨度简支梁桥,1000m以上半径的曲线梁桥的自振频率可以认为与直线梁桥的自振频率相等.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪 论

1.1曲线梁

1.1.1曲线梁的特点

1.1.2国内外研究现状

1.2高速铁路的国内外概况及其技术标准

1.2.1国外概况

1.2.2国内概况

1.2.3高速铁路的特点

1.2.4高速铁路桥梁的特点

1.3车辆桥梁系统耦合振动

1.3.1国外研究史及现状

1.3.2国内研究现状

1.3.3车桥耦合振动的研究成果

1.4本文的工作

第二章曲线梁有限单元模型

2.1曲线梁的分析理论和数值分析方法

2.1.1分析理论

2.1.2曲梁分析方法

2.2薄壁曲箱梁的空间分析理论简述

2.2.1坐标系、位移及内力模式

2.2.2几何方程、物理方程和控制微分方程

2.3曲箱梁空间分析有限单元模型

2.4车桥耦合关系

2.5动力问题的数值积分

2.5.1振动方程

2.5.2常用积分法及其特点

2.6曲线梁桥的振动特性

2.6.1高速客运铁路桥梁的自振特性研究

2.6.2桥梁的有载振动频率

2.6.3影响曲线梁桥自振动特性的因素

第三章曲线轨道上的车辆模型及轮轨力

3.1曲线通过

3.1.1曲线通过的研究现状

3.1.2曲线通过模型的分类

3.1.3曲线通过模型的要素

3.2曲线通过纯滚线和蛇行运动

3.2.1自由轮对的理想轨迹——纯滚线

3.2.2自由轮对的蛇行运动

3.2.3转向架和车体的自振频率

3.2.4蛇行运动的稳定性和影响因素

3.3研究车桥耦合振动的车辆模型

3.3.1早期车辆模型

3.3.2曲线通过的车辆模型

3.4模型参数和矩阵组装法

3.4.1模型参数

3.4.2矩阵组装法

3.4.3运动方程

3.4.4离心力的考虑

3.5轮轨力的求解

3.5.1轮轨接触几何

3.5.2蠕滑率/力和轮轨力

3.5.3直线轨道上的轮轨力求解

3.6轨道不平顺

3.6.1轨道不平顺的定义

3.6.2轨道不平顺的影响

3.7小结

第四章高速铁路曲线桥梁的车桥响应

4.1引言

4.2曲率和线路超高的影响

4.2.1关于线路超高

4.2.2桥上平竖曲线

4.2.3曲率和超高对车桥耦合振动的影响

4.3冲击系数

4.3.1桥梁跨度

4.3.2曲线半径

4.3.3通过车速

4.3.4轨道不平顺

4.3.5直线桥梁的冲击系数

4.4小结

第五章高速铁路曲线梁桥的刚度研究和弯桥直作

5.1高速铁路桥梁竖、横向刚度合理值的评判标准

5.1.1引言

5.1.2车辆运行安全性评判标准和乘客舒适性指标

5.1.3桥梁振动幅值的评判标准

5.2中小跨桥梁刚度研究

5.2.1国外关于桥梁刚度的规定

5.2.2曲线桥梁的竖向刚度和扭转刚度

5.2.3横向刚度

5.3高速铁路中小跨度曲线梁的弯桥直作

5.3.1几何分析弯桥直作

5.3.2静动力分析弯桥直作

5.4小结

第六章结论

参考文献

致谢

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