地震作用下车—桥空间耦合系统动力响应分析

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1、论文题目地震作用下车-桥空间耦合系统动力晌应分析研究生姓名沙峰指导教师姓名专业名称研究方向论文提交日期地震作用下车-桥空间耦合系统动力响应分析中文摘要地震作用下车-桥空间耦合系统动力响应分析中文摘要地震是一种严重的自然灾害，对于铁路系统而言，地震可能会引起轨道弯曲、车辆脱轨、桥梁坍塌等一系列问题。随着高速铁路的发展，桥梁在铁路线路中所占的比例不断增大，地震发生时车辆运行在桥梁上的概率也随之变大。为了探究地震对车辆和桥梁的影响，建立了车辆-桥梁空间耦合系统动力学分析模型，其中车辆模拟为多刚体系统，采用

2、达朗贝尔原理推导车辆系统动力学方程；桥梁假定为质量均匀分布的等截面简支梁，采用模态坐标法建立桥梁广义坐标方程。将规格化的地震波作为系统激励，同时考虑轨道随机不平顺的影响，采用新型显式积分法求解系统方程，分析不同烈度地震作用下车桥耦合系统的动力响应。结果表明，地震作用车辆-桥梁空间耦合系统的响应有着显著的影响。当地震烈度在桥梁的抗震设防烈度范围内时，桥梁垂向加速度、横向加速度、垂向挠度和横向挠度均满足规范的限值要求。车辆运行平稳性的Sperling指标相对加速度指标较为宽松，当地震烈度为7度及以上时，

3、车辆已不能平稳地运行于桥梁之上。车辆的脱轨系数随着行驶速度的增加急剧增大，当地震发生时，需要采取制动措施避免安全事故的发生。轨道随机不平顺对车辆动力响应的影响不明显，对桥梁垂向加速度响应影响相对明显。在相对较弱的地震作用下，如需详细研究桥梁的动力响应，则不应该忽略轨道随机不平顺的影响。随着地震烈度的增大，轨道随机不平顺的影响越来越小。关键词：车辆-桥梁耦合系统；轨道随机不平顺；地震波规格化；动力响应作者：沙峰指导教师：姚林泉教授IAbstractDynamicResponseAnalysisofTr

4、ain-BridgeSpatialCouplingSystemunderEarthquakeDynamicResponseAnalysisofTrain-BridgeSpatialCouplingSystemunderEarthquakeAbstractEarthquakesareseriousnaturedisaster.Earthquakesmaycauseaseriesofproblemsinrailsystem,forexample,railbent,trainderailedandbrid

5、gescollapsed.Withthedevelopmentofhighspeedrailways,theproportionofbridgesisgrowingconstantlyinrailwaylines,andtheprobabilityoftrainrunningonbridgeswhenearthquakesoccurredalsoislarger.Inordertoexploretheimpactofearthquakesontrainandbridges,thespatialmod

6、eloftrain-bridgecouplingsystemwasestablished.Thevehiclewassimulatedasrigidmulti-bodysystem,usingtheD'Alembertprincipletoderivevehiclesystemdynamicsequations.Thebridgewasassumedasasimplysupportedbeamwithuniformmassdistribution,buildinggeneralizedcoordin

7、atesequationsofthebridgebymodalcoordinatemethod.Thenormalizedseismicwavewasakindofsystemstimulation,meanwhile,theinfluenceoftrackrandomirregularitywasconsidered.Thesystemequationwassolvedbynewexplicitintegrationmethod.Thedynamicresponsesofthecoupledsys

8、temoftrain-bridgeunderearthquakesofdifferentintensitywereanalyzed.Thenumericalresultsshowthatearthquakeshavesignificantlyeffectonthedynamicresponsesofthecoupledsystemoftrainandbridge.Nomatterinverticalorhorizontal,boththeaccelerationand