高速列车通过时钢-混凝土组合梁桥的结构动力特性

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1、学兔兔www.xuetutu.com28世界桥梁201o年第1期高速列车通过时钢一混凝土组合梁桥的结构动力特性编译尹双庆(中铁大桥局集团桥科院有限公司，湖北武汉430034)摘要：塞西亚桥位于意大利新建都灵一米兰高速铁路线上，为7跨简支钢一混凝土组合梁铁路桥，总长322m。介绍高速列车通过时该桥的现场动力测试及动力响应预测计算模型的试验验证。对高速列车(行车速度288km／h)通过时的该桥动力响应进行预测，并将预测结果与试验数据进行比较研究，给出高速列车激励作用下钢～混凝土组合梁铁路桥的结构特性。关键词：高速铁路桥；组合梁；简支梁；桥梁试验；动力特性；数值模拟；结构分析中图

2、分类号：U448．13；U448．216文献标志码：A文章编号：1671—7767(2010)01—0028—041引言钢一混凝土组合梁桥由于在设计、工期及造价方面具有优势，广泛应用于高速铁路线上。欧盟委员会DETAILS研究项目的目的是改进钢一混凝土组合梁桥的设计、安全性及耐久性。为达到这一目的，进行了这类桥梁的结构分析及试验，以得到桥梁实际承载力、结构模态及抗疲劳性方面更多准确的图1高速列车通过时的塞西亚桥信息。作为该研究项目试验的一部分，对意大利的Ql800．2500．2500．2500．2500．18001座7跨钢一混凝土组合梁铁路桥——塞西亚(Se—sia)桥，进

3、行了环境激励及意大利ETR500Y型高速列车通过条件下的试验。本文介绍高速列车通过时塞西亚桥的现场动力测试及对该桥动力响应预测计算模型的试验验证。6950．．2300从环境振动数据的模态分析中，提取桥梁振型，对高UZ3jUZa单位}m速列车通过时桥梁的动力响应进行预测，并将预测结果与试验数据进行比较研究，给出高速列车激励图2塞西亚桥组合梁截面作用下钢一混凝土组合梁铁路桥的结构特性。仅对都灵至米兰方向的第2跨梁进行了试验，试验均在环境激励及ETR500Y型高速列车通过桥梁的2塞西亚桥试验条件下进行，测试了桥梁上不同点位处的加速度及2．1桥梁简介动应变，并在桥梁的第1跨及第3跨

4、布置了少量的塞西亚桥位于意大利新建都灵一米兰高速铁路传感器，以评定两相邻跨间的动力耦合作用。桥梁线上，是1座跨度为46m的7跨简支钢一混凝土组上加速度传感器的布置见图3。所有的测试通道均合梁铁路桥，全桥总长322m，见图1。组合梁中的钢以xYzzF表示，其中X表示桥梁跨度的编号(第1、箱粱为双箱截面，箱梁下部分由底板及3块腹板组2、3跨)；Y表示主梁(A、B、C)或加劲肋(D、E)；zz成，箱梁上混凝土板宽13．6m，厚0．4m，采用剪力表示截面编号(第1～15号)；F表示方向(X、Y、Z)。钉与箱梁连接，见图2。每跨梁的总重约为1380t。纵向应变采用光纤传感器测试，传感

5、器用于测2．2测点布置试间距为1m或1．2m的两点的相对位移。测试传感器布置的选定是为了能分析竖向及水平向在以下2个截面上进行：一个是紧邻桥墩的截面，另的整体及局部结构动力特性。由于桥梁尺寸较大，一个是桥跨1／4点位处的截面，见图4。在同一断收稿日期：2009—11—10编译者简介：尹双庆(1972一)。男，工程师，1992年毕业于武汉铁路桥梁学校铁道桥梁专业，2000年毕业于中南大学铁道桥梁专业(E-mailysq20032003@yahoo．corn．cn)。学兔兔www.xuetutu.com高速列车通过时钢一混凝土组合梁桥的结构动力特性尹双庆29(a)竖向(b)水平

6、向单位：mm图3传感器布置示意面4个不同的高度上，总共布置了8个传感器，用来置及轨道可实现相邻桥跨间的连接，这种连接清楚测试截面的上、下部局部应变。同时，还将传感器连地反映在桥梁的动力特性中。图7示出对称情况下接到轨枕上，以测试道碴层的应变，见图5。识别的振型。13300表1环境振动测试中识别的固有频率及阻尼比(a)紧邻桥墩截面(a)对称睇m心—J(b)小对称图6识别的振型(b)1／4桥跨处截面单位：mm根据自由振动数据的模态分析，紧随着列车离开桥梁第2跨后，识别出与对称振型一致的3个振图4应变测试截面示意型，但没有识别出2阶扭转振型。从记录的列车通过时数据的模态分析中，识

7、别出1阶、2阶对称弯曲振型。这表明列车通过时，受到激励的主要是对称振型。表2比较了从不同振动数据中识别的固有频率，可见当列车在桥上时，1阶弯曲频率降低，这可归因于列车的质量及车一桥相互耦合作用。图5光纤传感器安装表2不同振动数据中识别的固有频率的比较删列车强迫振动环境振动3模态分析1阶竖向弯曲3．902．303．672．814．142．17采用环境振动、自由振动及列车通过时记录的1阶扭转9131259．001．84数据进行模态分析。采用参考随机子空问识别2阶竖向弯曲10．412．3810．544．2710．442．