赵月霞[1]2003年在《秦沈客运专线整体简支箱梁自振特性分析》文中研究指明基于欧拉梁和铁摩辛柯梁理论的基本知识，结合有限元理论及秦沈客运专线辽河大桥的相关资料，对双线整孔箱梁预应力箱梁的自振特性进行了分析和研究。 在研究时，用FORTRAN语言分别编写了按二维梁单元和叁维块体单元进行桥梁结构自振特性分析的程序，在按二维梁单元进行编程时，考虑了梁剪切变形的影响。同时，学习了大型有限元程序ALGOR，用它分析了前述研究的箱梁，并把结果与自编程序计算的结果进行了比较，表明编制的程序计算的结果是正确的。 通过与此无关T型梁自振特性的结果进行比较，得出了一些重要结论：从T型梁到整体箱梁，梁的基频发生了改变。T型梁的基频为横向振动，而整体箱梁的基频为竖向弯曲振动；整体箱梁的一阶竖弯振动的频率比T型梁得到了提高；整体箱梁的动力性能优于T型梁；考虑剪切变形后，梁的自振频率降低，对于整体箱梁其降低值接近于5％，在分析时不应忽略。
王梦[2]2007年在《博格板式无砟轨道路桥过渡段竖向动力响应分析》文中认为随着我国现代高速铁路和客运专线的快速发展,无砟轨道得到广泛应用,桥上铺设无砟轨道更是一种普遍形式。由于路堤与桥梁的工程性质迥异,在路桥交界处极易产生严重的轨道不平顺问题,并且这一现象随着列车速度的提高和列车轴重的增大而加剧,加速了线路的变形和破坏,影响行车的舒适性和平稳性,严重时甚至危及行车安全。基于国内外列车—轨道—桥梁和路桥过渡段问题的研究现状,在综合分析的基础上,本文以博格板式无砟轨道为载体,取轨道相邻两扣件之间的部分为一个单元,其中钢轨模拟为连续弹性点支承的Euler梁,轨道垫层模拟为线弹簧和阻尼器,轨道板在模型中作为弹性薄板来处理,垫层砂浆模拟为线性均布面弹簧和阻尼器,桥梁被模拟为Euler梁,并把机车(车辆)模拟成6个自由度的多刚体系统模型。应用弹性系统动力学总势能不变值原理和形成矩阵的“对号入座”法则建立了系统竖向振动矩阵方程,并应用FORTRAN语言编制了相应的计算分析程序。根据建立的竖向振动分析模型,以秦沈客运专线32m单线简支箱梁桥为例,对模型进行竖向自振特性分析,列出了前六阶竖向自振频率和相应的振型图,计算结果正确可靠。对两种客运专线常用跨度24m和32m单线简支箱梁桥的走行性进行了对比分析,研究了列车编组、桥梁跨数和行车速度对桥上列车走行性能的影响。为了全面分析和评价路桥过渡段的动力学特性,将过渡段轨面弯折变形用余弦曲线模拟,应用建立的路桥过渡段竖向耦合振动分析模型,综合考虑列车驶向(进桥和出桥)、行车速度、沉降差和过渡段长度对机车车辆和路桥过渡段轨道结构动力响应的影响,就各种不同的工况条件,进行了大量计算机仿真计算、综合分析和性能评价,得出了各种因素对列车运行的影响规律;给出了不同行车速度下无砟轨道路桥过渡段设置长度的建议值;总结了国内外路桥过渡段的整治和处理措施。
蔡成标[3]2004年在《高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究》文中研究指明高速铁路以其速度快、运能大、能耗低、污染轻、占地少以及安全舒适等综合优势,在世界各国得到了迅速发展。我国在跟踪研究国外高速铁路技术、积极规划高速铁路的同时,通过新建快速客运专线、大力加强既有线的技术改造大幅度提高了列车的运行速度。但是,随之而来的轮轨系统的动力作用、行车的安全性和舒适性、线桥结构的运用安全性问题也越发突出,而这在我国尚缺乏足够的理论研究和工程实践。因此,快速及高速运行条件下的列车、线路、桥梁动态相互作用问题已成为我国铁路实现跨越式发展亟需开展的基础性研究课题之一。 本文在简要回顾国内外高速铁路技术发展以及车辆-轨道动力学、车桥振动研究的历史与现状的基础上,针对高速铁路列车、线路、桥梁动力相互作用问题,提出了将机车车辆、轨道及桥梁作为一个耦合大系统,以车辆动力学、轨道动力学、桥梁动力有限元方法为基础,以轮轨关系、线桥关系为联系纽带,应用数值仿真的方法来研究高速行车条件下轨道及桥梁结构的动力特性、行车的安全性和舒适性的研究思路。 列车-线路-桥梁耦合动力学模型的正确性和完善程度对仿真结果的可靠性和准确性起着决定性的作用。为此,本文首先建立了比较完善的高速铁路四轴机车车辆以及六轴机车的动力学分析模型。模型中将机车车辆视为多刚体系统,充分考虑了车体、构架、轮对的横向、垂向、侧滚、摇头、点头自由度以及车辆悬挂系统的各种非线性因素。本文在国内首次针对高速铁路桥上有碴轨道、长枕埋入式无碴轨道、板式轨道、弹性支承块式轨道结构以及各种轨道的路桥过渡段建立了系统全面的动力学模型。模型中将钢轨模拟成离散弹性点支承基础上的无限长Euler梁,轨道板视为弹性地基上的等厚度矩形薄板,轨枕、支承块以及离散后的道床视为刚性质量块。同时,本文还根据离散系统动力问题的Hamilton变分原理,建立了桥梁结构的动力有限元方程,给出了桥梁结构动力分析中常用的空间杆单元、空间梁单元以及矩形受弯板单元的力学特性矩阵,并简要讨论了桥梁结构的阻尼矩阵以及特征值问题。 轮轨关系和桥轨关系是机车车辆、轨道和桥梁之间相互作用的联系纽带。本文详细论述了应用轮轨空间接触几何关系、轮轨法向Hertz非线性弹性接触理论、轮轨切向蠕滑理论、桥轨相互作用关系进行车线桥耦合动力学分析的原理,并简要介绍了列车-线路-桥梁动力学仿真通用软件TTBSIM。 高速铁路列车、线路、桥梁的动态安全性和行车舒适性的评价标准将直接影响线桥结构设计的质量和经济性。本文对国内外有关机车车辆、轨道及
董传磊[4]2010年在《高速铁路预应力简支箱梁力学特性空间有限元分析》文中研究表明预应力简支箱梁以静动力性能好、施工架设周期短等特点在我国高速铁路的建设中得到了广泛应用,如秦沈、京沪、武广、哈大客运专线大多采用了双线整孔预应力简支箱梁。箱梁受力状况复杂,表现为明显的空间效应,而传统的箱梁分析方法多采用平面状态分析,以此代替箱梁的空间力学特征,会产生较大的误差。本论文以哈大客运专线运粮河特大桥32m预应力混凝土简支箱梁为研究对象,基于静载弯曲试验,利用有限元分析软件ANSYS建立空间有限元分析模型,以期对其力学特性进行较为精确的综合分析,为箱梁的设计和施工需要注意的问题提出一些建议。主要研究内容和成果如下：1.对静载弯曲试验的结果进行了有限元分析,验证了本文所建有限元模型的计算精度。由于静载试验的局限性,通过有限元分析可以真实全面的了解箱梁的整体性能。2.通过对梁体在不同工况不同截面的纵向正应力的分析,得出了剪力滞效应分布规律；对偏心荷载对梁体应力分布的影响进行了探讨,计算了箱梁的偏载系数,通过分析比较得出适用于高速铁路预应力简支箱梁偏载效应分析设计的理论计算方法；分析了支座不平整效应对梁体应力和支座反力分布的影响,确定了支座不平整量的限值。3.分析了箱梁的自振特性,评价了其动力性能,得出了预应力与自振频率的关系。
徐庆元[5]2005年在《高速铁路桥上无缝线路纵向附加力叁维有限元静力与动力分析研究》文中进行了进一步梳理高速铁路桥上铺设无缝线路引起的桥梁与钢轨之间的纵向相互作用力,是高速铁路桥梁的重要荷载,梁、轨之间的纵向相互作用力过大,会引起线路失稳、长钢轨折断等严重问题,威胁到高速铁路行车安全;梁、轨纵向相互作用力还是高速铁路桥梁墩台及基础设计的控制性荷载之一;高速铁路梁、轨纵向相互作用力机理研究具有十分重要的工程实用意义。 现有桥上无缝线路纵向附加力计算理论大多采用平面模型,而高速铁路桥梁、墩台及荷载均具有很强的空间性,现有力学模型不能很好反映上述工况,具有很大的局限性;高速列车高速行驶在桥梁上或在桥梁上制动,会引起钢轨及桥梁的振动,但高速铁路动态挠曲力及制动力现有研究成果很有限,有关报道很少。 针对以前研究的不足,本文在吸收国内外研究成果的基础上,建立了梁、轨纵向相互作用叁维有限元静力及动力空间力学计算模型,并用所建立的力学计算模型对高速铁路梁、轨纵向相互作用机理进行了较深入研究,主要内容如下: (1)用Ansys软件建立了梁、轨纵向相互作用叁维有限元静力学模型,并对该力学模型进行了相应的验证。 (2)以秦沈客运专线10跨32米双线简支箱形梁桥为例,运用所建立的空间力学模型,分析了高速铁路多跨简支梁桥上无缝线路钢轨纵向附加力基本特征;对不同运行工况、扣件纵向阻力、墩台刚度、支座布置、扣件布置、桥梁跨数、梁温度变化幅度、支座摩擦阻力、钢轨类型、力学计算模型等因素对高速铁路多跨简支梁桥梁、轨纵向相互作用的影响进行了深入研究;考虑钢轨折断时轨枕的约束作用,建立了断轨力空间力学计算模型,以秦沈客运专线10跨32米双线简支箱形梁桥为例,对单根钢轨折断梁、轨纵向相互作用力基本特征及断缝影响因素进行了深入研究。 (3)以秦沈客运专线跨兴闫公路特大桥为例,分析了在设置钢轨伸缩调节器的情况下,温度荷载循环变化引起的塑性残余变形对梁、轨纵向相
夏禾, 张楠, 高日, 黄绚晔[6]2007年在《铁路桥梁与高速列车的动力试验研究》文中指出在我国秦沈客运专线狗河大桥进行了高速列车作用下的动力试验。试验桥梁由跨度24m的多跨预应力混凝土简支箱梁构成,试验荷载为我国自行制造的中华之星和先锋号列车,其最高试验速度分别达到321.5km/h和290km/h。通过现场试验和实验结果分析,得到了桥梁的频率、阻尼等自振特性,梁的动挠度和横向位移、梁体振动加速度、墩顶横向位移等动力响应,以及车辆的脱轨系数、轮重减载率、轮轨力、车体振动加速度等动力特性。试验结果表明客运专线24m预应力混凝土箱梁在高速列车作用下的各项动力学指标良好,中华之星和先锋号高速列车具有良好的行车安全性和平稳性。
张军[7]2012年在《高速铁路简支梁动力系数影响因素分析及合理取值研究》文中进行了进一步梳理桥梁动力系数是桥梁动力放大效应的指标,其数值大小是列车-轨道-桥梁叁者的动力特性和动力相互作用状态的综合反映。分析桥梁动力系数的影响因素及其规律,研究高速铁路桥梁动力系数的合理取值,对于确保桥梁的动力可靠性和列车运营的安全性有重要的理论价值和工程意义。本文基于列车-轨道-桥梁系统竖向振动分析理论,对影响桥梁动力系数的因素进行了分析,提出了高速铁路32m简支梁动力系数的建议公式。本文的主要内容与结论如下：1、根据弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的“对号入座”法则,建立了列车-有砟轨道-桥梁、列车-无砟轨道-桥梁系统竖向振动的矩阵方程,利用FORTRAN90语言编制了相应的计算机程序,通过对经典算例的计算,验证了程序的正确性。2、推导了有砟轨道桥梁模型、无砟轨道桥梁模型中梁单元考虑动力因素的有限元内力计算公式,计算了桥梁不同位置的位移、内力动力系数,总结规律得到：3/4跨处的位移动力系数可代表简支梁桥整体位移动力系数,3/4跨处的弯矩动力系数、剪力动力系数可代表桥梁的内力动力系数。3、基于列车-轨道-桥梁系统竖向振动分析程序,从车辆、轨道、桥梁这叁大方面出发,详细讨论了各种因素对桥梁动力系数的影响,得到了主要影响因素是桥梁基频、行车速度、车辆长度及轴重、桥梁跨度。桥梁基频增大,动力系数急剧增长点对应的速度值提高,运营速度范围内的动力系数将减小。运营速度大致与桥梁动力系数呈线性关系。4、分别计算了32m高速铁路时速250km有砟轨道简支箱梁、时速350km无砟轨道简支箱梁在列车作用下的位移、内力动力系数。对比本文计算结果和日本新干线动力系数得出：本文计算的桥梁动力系数略低于日本新干线动力系数取值,两者变化趋势基本相同。针对上述两种简支箱梁,采用线性回归的方法,拟合出高速铁路32m简支梁动力系数和行车速度的函数关系,作为其动力系数的建议公式。
邓运清, 盛黎明[8]2000年在《秦沈客运专线后张法预应力混凝土简支箱梁设计》文中研究说明简要介绍我院研究设计的秦沈客运专线整孔简支箱梁的适用范围、截面型式及施工架设要求等问题。
贾红梅[9]2008年在《客运专线圆端形桥墩的抗震性能研究》文中指出客运专线以高速、安全、准时、方便、舒适的综合优势在世界得到了广泛发展,我国铁路也掀起了建设客运专线的新高潮。现行铁路抗震设计规范在桥梁抗震的设防标准、地震作用计算方法、抗震设计方法及抗震构造措施等方面,都比旧规范大大提高,但是该规范是针对普通铁路桥梁研究制定的,并不能直接适用于客运专线桥梁的抗震设计,这是由客运专线桥梁的质量大、刚度大、采用延性设计及高耐久性等设计特点所决定的。我国虽对客运专线设计进行了多年的前期研究,并已具有建成秦沈客运专线的成功经验,但对客运专线桥梁的抗震设防标准、性能目标、设计方法以及抗震性能等关键问题仍缺乏系统的理论和试验研究。因此,本文结合目前我国客运专线抗震设计中存在的不足,就客运专线低矮桥墩的墩顶反应系数、桥墩的弹塑性分析、桥墩实用简化延性抗震设计方法、桥墩抗震设防标准等问题进行了系统研究。主要研究工作如下:(1)介绍了本课题的选题背景和意义,从国内外高速铁路的发展状况、国内外高速铁路的结构形式,以及我国客运专线设计中存在的问题等方面,综合性地进行了论述,提出了客运专线桥梁抗震设计中存在的主要问题,并就某些亟需解决的问题进行课题研究。(2)对客运专线的桥梁来说,由于基础均为群桩基础,客运专线的桥梁基础不能按刚性地基来计算,必须考虑结构与地基的相互作用对结构地震反应的影响。对于剪跨比较小的低矮桥墩,建立了桩-土-结构的实体单元计算模型;对于中等高度桥墩,通过对实体单元计算模型与梁单元计算模型的计算比较,认为梁单元能满足计算精度,且能大大降低工作量,所以建立了桩-土-结构的二维梁单元计算简化模型。选用了地基弹簧模拟土对桩基的实际约束功能;模型中考虑了土的附加质量、阻尼系数、地基系数等影响因素。(3)提出适合客运专线桥梁的静力法抗震设计判定标准。本文以高度在4m以下剪跨比较小的圆端形低矮墩为研究对象,梁跨度为20m、24m、32m,选取Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类场地各40条典型的地震波作为激励,考虑了不同的地基系数的影响,通过大量的弹塑性时程计算及数理统计分析,当频率在4.7～9.8Hz时,墩顶反应系数在1.0～1.2之间,变化不大,可以视为刚体考虑,直接按静力法进行计算。建立了客运专线刚性桥墩的计算简化模型,并通过算例证明了该方法的精确性。(4)以4～20m中等高度的圆端形桥墩为研究对象,对地基条件、地震波及跨度等影响桥梁弹塑性地震反应特性的主要因素进行了比较分析,给出了这些因素对桥梁反应特性、屈服和破坏情况的影响规律;当基础先于桥墩屈服时,在满足运营要求条件下,选择空心截面以降低桥墩的屈服强度。经过对空心桥墩大量的分析研究,当0.3≤D_i/D≤0.7时,能够使桥墩的屈服强度降低,保证塑性铰出现在桥墩底部,桩基不屈服,解决了墩身和基础设计的不协调问题;对于桥墩先于基础屈服的情况,提出了延性设计原则及构造措施。(5)针对桥墩先于基础屈服的情况,建立了这类桥墩的简化延性抗震计算模型,用简化计算方法来求出结构地震反应特征参数,并与时程分析方法计算结果进行比较,证明该模型在墩高15m以下时具有足够的工程抗震计算精度。(6)给出了客运专线桥梁抗震设计的地震设防水准、性能目标,以及适用于客运专线桥梁抗震设计的分析方法及设计流程。设计过程分为四个基本步骤:概念设计、常遇地震下强度设计、罕遇地震下的位移设计和抗震构造措施设计。通过一座桥梁的抗震设计实例,给出了本文方法的具体操作过程和可行性。
秦永刚[10]2006年在《预应力活性粉末混凝土箱梁优化研究》文中指出活性粉末混凝土(RPC)是一种新型材料,具有良好的力学性能和高抗渗性。当前,我国正修建多条客运专线和高速铁路,用RPC代替普通混凝土进行结构设计,可以使结构轻型化,大大改善结构的耐久性;整孔箱梁具有抗扭性能好,纵横向刚度大,稳定性好等优点,已应用于秦沈客运专线。为了使预应力RPC箱梁更好的应用于工程实践,本文在既有研究的基础上,将RPC箱梁应用于铁路客运专线,采用有限元分析和最优化设计方法结合在一起对RPC箱梁进行理论分析,并通过优化分析确定截面最优参数和最佳预应力面积,为RPC箱梁的实践应用提供理论依据。本文首先以24m双线铁路预应力RPC整孔简支箱梁为例,通过有限元建模,以梁体积为目标函数,箱梁截面尺寸和预应力筋面积为设计变量,强度和挠度为约束条件,采用ANSYS有限元参数优化分析方法乘子法,对箱梁正常使用阶段主要工况进行参数优化分析,分析结果表明,预应力RPC简支箱梁体积最优时,起控制作用的主要是截面高度参数,而且预应力筋面积是梁挠度的主要决定因素。在优化参数分析地基础上,分别对铁路客运专线常用的24m、32m两种跨度的双线整孔简支箱梁进行优化计算与分析,最终得出两种跨度跨中截面最优截面参数和最优预应力筋面积。分析计算中,由于等截面布置的RPC箱梁截面包括端部截面应力均已满足结构强度要求,所以普通钢筋布置和端部截面形式只需符合构造要求即可。
参考文献：
[1]. 秦沈客运专线整体简支箱梁自振特性分析[D]. 赵月霞. 西南交通大学. 2003
[2]. 博格板式无砟轨道路桥过渡段竖向动力响应分析[D]. 王梦. 中南大学. 2007
[3]. 高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究[D]. 蔡成标. 西南交通大学. 2004
[4]. 高速铁路预应力简支箱梁力学特性空间有限元分析[D]. 董传磊. 中南大学. 2010
[5]. 高速铁路桥上无缝线路纵向附加力叁维有限元静力与动力分析研究[D]. 徐庆元. 中南大学. 2005
[6]. 铁路桥梁与高速列车的动力试验研究[J]. 夏禾, 张楠, 高日, 黄绚晔. 工程力学. 2007
[7]. 高速铁路简支梁动力系数影响因素分析及合理取值研究[D]. 张军. 中南大学. 2012
[8]. 秦沈客运专线后张法预应力混凝土简支箱梁设计[J]. 邓运清, 盛黎明. 铁道标准设计. 2000
[9]. 客运专线圆端形桥墩的抗震性能研究[D]. 贾红梅. 北京交通大学. 2008
[10]. 预应力活性粉末混凝土箱梁优化研究[D]. 秦永刚. 北京交通大学. 2006
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