移动高速列车在随机的不平顺轨道下连续梁桥的动力响应
摘要
本文讨论了单一移动高速列车不同等级不平顺轨道下连续梁桥的动力响应。 将火车模拟成一足的有弹性支承支撑的荷载。该桥被描述为由几个铰接支承支撑的欧拉-伯努利梁。用模态阻尼比计算桥梁的瑞利波阻尼系数。 利用功率谱密度函数生成随机的不平顺轨道。通过与牛顿-拉夫逊法相结合的方法, 导出了运动的相互作用方程。计算并比较了单跨简支桥和五跨连续梁桥在同一列车下的动力影响因素。此外, 以韩国火车快车 (KTX) 列车为例, 采用三跨连续梁桥, 以不同的阻尼比和不同情况的不平顺轨道情况来研究不同桥跨跨中在向下和向上方向的动态影响因素, 桥面绕支座的转动, 以及列车车体在不同条件下的平均最大加速度。
关键词: 连续梁桥, 随机轨道不平顺, 不同跨度响应, 移动 列车荷载, 时间增量分析
1.概论
近几十年来, 列车运行速度大大提高, 许多新的高速铁路已经建成。然而, 由于桥梁固有的高频率, 在桥梁设计过程中缺乏初步的动力分析, 特别是对于普通或短跨度连续梁桥来说，可能会导致运行中的各种问题,。对于桥梁来说, 列车荷载是一种重的周期性负荷。火车和桥梁之间的共振可能会导致桥梁和火车的极限振动。大而意想不到的桥梁振动造成桥梁结构损伤, 强化钢轨磨损, 降低列车行驶舒适性。因此, 对桥梁和车辆振动进行相对快速准确的估计, 可以为工程师调整设计或选择有效的桥梁加固方法提供必要的数据。
桥梁振动问题有两种主要的分析方法: 解析法和数值法。在早期研究中, 研究人员使用集中力或均匀分布力来模拟列车荷载。这种模型只考虑列车的重力, 可以确定桥梁振动的解析解。Thambiratnam and Zhuge (1996)分析了在运动集中力作用下弹性地基上变厚度梁的动力行为。Yang et al. (1997) and Fryba (2001) 将列车建模为一系列集中力, 讨论了桥梁跨度长度和共振行为的影响。Lacarbonara and Colone (2007) 把这个模型应用到一座拱桥上。当列车质量相对于桥梁质量比较小时, 运动力模型能保持足够的精度, 但在现实条件下, 列车质量大到足以对系统造成显著的几何非线性。为了考虑列车的惯性, 建立了集总质量模型。Akin 、 Mofid (1989) and Dehestani et al. (2009) 利用模态叠加法推导了欧拉梁上运动质量的解析-数值解, 讨论了质量运动速度的影响。Wang (1998) 研究了在加速质量下弹性地基上的有限不可伸展梁。然而, 该模型忽略了列车悬架系统的缓冲能力; 因此, 计算出的振动响应大于实际条件。
注意 - 讨论开放至2015年5月1日。这篇论文的原稿已于2014年3月10日提交审查并可能发表;于2014年12月1日获得批准。
copy;KSSC和Springer 2014
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