高速列车-简支梁桥耦合振动仿真分析

发布时间：2020-10-10 03:17

　　 随着高铁的大力建设和发展,伴随而来的车桥振动问题越来越多,为了解决振动问题和确保列车的安全运行,需要深入研究影响车桥耦合振动的因素。首先,综述了国内外车桥耦合振动理论的发展历史和研究现状以及车桥耦合振动系统的影响因素和研究方法。然后介绍了轨道不平顺的分类、典型轨道谱以及车桥动力指标的评价标准和限值。随后详细叙述了车辆模型自由度的确定、车辆运动方程、轮轨之间的相互作用以及桥梁的运动方程,并且给出了求解系统运动方程的方法,即振型叠加法和Newmark-β积分法。其次,运用Universal Mechanism软件建立了车辆-轨道模型和有限元软件ANSYS建立了石河2号特大桥简支梁桥模型,并且分析了桥梁的振型和固有频率。通过UM和ANSYS建立的模型进行联合仿真,得到了车桥耦合振动响应的结果,通过与现场试验测得的结果进行对比,误差在允许范围之内,验证了车桥模型的合理性和准确性。同时分析了不同时速下车辆和桥梁动力指标的变化趋势,结果表明:车辆和桥梁的动力指标随着列车速度的提高而增大,说明列车运行速度的提高可以增强车辆和桥梁的振动响应。最后,研究了高速铁路简支梁桥车桥耦合振动影响因素,包括桥墩横向刚度、轨底坡、轨道不平顺、车辆踏面和轨道模型,通过分析车辆和桥梁动力指标的仿真结果得到以下结论:车辆和桥梁的动力指标随着桥墩的横向刚度比减小而增大,当小于0.65左右时,车辆和桥梁的动力响应迅速增加,继续减小时,跨中横向位移成倍数增加,列车过桥时的安全性和平稳性不能得到保证;对于轨底坡,轨底坡为0.025时车辆和桥梁的动力响应比轨底坡为0.05的小,说明轨底坡为0.025比0.05更为合理;对于轨道平顺,车辆和桥梁的动力指标随着轨道平顺程度的变差而增大;对于车辆踏面,使用LMA踏面车桥产生的振动响应较小,说明LMA踏面与轨道的匹配更合适。另外,不同车辆踏面对车桥的横向动力有一定的增大作用而对竖向动力的影响并不大。对于轨道模型,无质量轨道下车辆和桥梁的动力指标最大值比移动质量轨道下的大,说明相对于无质量轨道,移动质量轨道能更加真实的反映车辆和桥梁的动力响应。
【学位单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U441.3
【部分图文】：

京津城际高速列车

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轨道几何不平顺是引起车桥耦合振动的形和墩台基础不均匀沉降引起的；外界环境主破坏性比较大，例如地震、台风等外界激励，的运行状态。两股钢轨的实际几何尺寸相对理不平顺[19]。平顺何不平顺分类不平顺轨轨顶在垂向上的位移不一致，而出现垂向中( )tlrZ =Z+Z21左、右轨的垂向坐标。

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本文编号：2834640