考虑非平稳横风作用的列车-大跨斜拉桥耦合系统动力响应

摘要

为了研究非平稳横风对列车-大跨斜拉桥耦合系统的动力响应,首先使用EMD(经验模态分解)方法对已有实测台风数据进行处理,获得台风的时变平均风速,将风谱中的平均风速替换成时变平均风速,通过谐波合成法模拟得到非平稳横风脉动风速.使用有限元软件ANSYS和多体动力学软件SIMPACK建立列车-轨道-斜拉桥耦合分析模型,非平稳风荷载包括时变平均风引起的静风力和非平稳脉动风引起的抖振力.计算了风-列车-大跨斜拉桥耦合系统的动力响应,对比分析了平稳风与非平稳风作用下列车和斜拉桥的加速度响应以及桥上列车的安全舒适性指标.结果表明:对比平稳风,在非平稳风作用下列车的横向和竖向最大加速度分别增大了12%和23%,桥梁的横向和竖向最大加速度分别增大了16%和7%,列车的轮重减载率、轮轨横向力、脱轨系数分别增大了9%、14%和4%,列车的横向Sperling指标有一定的增大,从而降低了桥上行车的安全性和舒适性;频谱图显示在低频区域内,非平稳风作用下列车的竖向振动、横向振动和桥梁的横向振动会更加强烈.