大跨连续刚构桥车-桥耦合振动研究.pdf

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1、经验交流大跨连续刚构桥车-桥耦合振动研究Studyonvehiclebridgecouplingvibrationoflongspancontinuousrigidframebridge王朝贵(西平铁路有限责任公司，陕西西安，710061)摘要:以某大跨度连续刚构桥为工程背景，建立了车辆动力模型、桥梁有限元模型并考虑轮轨关系，以轨道不平顺作为系统的自激激励源，利用大型有限元软件ANSYS以及UM（UniversalMechanism）动力学分析软件联合进行仿真分析。对整体模型在列车作用下动力响应和桥上运行列车的安全性与稳定性进行研究。关键词：大跨连续

2、刚构；车-桥耦合；振动分析；动力响应Abstract：RegardalargecontinuousrigidframespanbridgeoftheBridgeasengineeringbackground.Theestablishmentofadynamicmodelofthevehicle，bridgefiniteelementmodelandconsideringthewheelrailrelationship，thetrackirregularitiesasasystemself-excitationsource，usingthefinite

3、elementsoftwareANSYSandUM(UniversalMechanism)combinedkineticanalysissoftwaresimulationanalysis.Overallmodelforsecurityandstabilityinthestudyofdynamicresponseandtrainsrunningunderthetrainbridgerole.KeyWords：longspanbridge；vehicle-bridgecoupled；vibrationanalysis；dynamicresponse中国

4、分类号：U448.23U270.1文献标识码：B文章编号：1003-8965(2016)03-0158-03目前，铁路大跨、高墩桥梁不断发展。但随着铁路运3）悬挂系统间的弹簧按线性考虑，阻尼按粘性阻尼输量的增大、轴重的增加以及行车速度的提升，都会引起考虑；车辆动力响应的增大，车—桥耦合振动问题越来越突出。4）不考虑车体、轮对及转向架的纵向动力作用影响；本文以某铁路大桥为工程背景，对此类桥梁形式在列车作5）轮对、转向架和车体均作微振动；用下动力响应和桥上运行列车的安全性与稳定性进行研6）将其他附属构件的质量、惯量并入到轮对、转向究。架中。车辆在行驶过程

5、中，对各刚体（1个车体、2个转向架、1工程背景4个轮对）运动方程进行组装，形成矩阵如式（1）所示。MV++=CVKVF（1）该桥主跨结构形式为(78+2×136+78)m预应力混凝其中，M、C、K分别表示车辆的质量矩阵、阻尼土变截面连续刚构，该桥设计时速120km/h，设计活载为矩阵和刚度矩阵；F为车辆所受荷载列阵；V、V、V中—活载。主梁采用单箱单室变高度直腹板箱形截面，采分别表示车辆的加速度、速度和位移。用C50混凝土，三向预应力体系。主墩、次主墩墩顶梁M主要包括车体、转向架以及轮对三个子系统的质高10m，合拢段及边跨现浇段梁高5m，

6、梁底曲线为1.8量矩阵，最后通过组装而成，如式（2）所示。次抛物线，箱顶宽度为11.5m，箱梁底宽7.2m。MccMt10Mt22分析模型的建立M=Mw1Mw20Mw3列车-桥梁动力相互作用空间分析模型由车辆模型和Mw4（2）桥梁模型组合而成。将车辆与桥梁看作一个联合动力体系，其中，Mcc、Mntn(=1,2)、Miwi(=1,2,3,4)分别为车体、以轮轨接触处为界面，分别建立两者的运动方程，通过轮转向架及轮对的质量矩阵。轨几何相容条件和相互作用平衡条件来联系。2.2桥梁模型2.1车辆模型对桥梁需要采用空间有限元模型

7、进行分析，在建立桥车辆是由车体、转向架、轮对以及一系和二系弹簧-梁空间几何模型之前，提出如下假设：阻尼悬挂装置组成的多刚体系统模型。本文主要研究列车1）不计轨道和桥面间的相对位移，且桥面轨道结构荷载作用下的桥梁整体振动响应，对车辆模型进行简化，的振型和梁体节点的的振型完全一致；提出如下假定：2）不计由于其道砟、橡胶垫板和钢扣件变形产生的1）车体、转向架及轮对均假定为刚体，在分析中不影响；考虑其弹性变形；3）根据完备性要求（即位移模式应包括刚体位移和2）各构件自质心左右、前后对称；单元内的常应变）和相容性要求（满足在单元边界上和结构外部边界的连续性）选

8、择Lagrange插值函数；158经验交流4）梁体的振型以其截面形心轴线变形为准。忽略梁体横截面的变形，即任