车速对铁路桥梁动力响应的影响分析

《车速对铁路桥梁动力响应的影响分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第36卷第13期山西建筑Vo1．36No．13·294·2010年5月SHANXIARCHITECTURIMay．2010文章编号：1009．6825(2010)13—0294—02车速对铁路桥梁动力响应的影响分析赵前丹胡希冀亢元元摘要：针对桥梁结构对移动列车动力响应的复杂性，通过有限元分析软件ANSYS分析石太铁路一简支梁桥在不同车速下的动力响应，得出了铁路筒支梁桥在高速列车作用下的一些动力响应特性，从而为铁路简支梁桥的合理设计提供科学依据。关键词：高速列车，简支梁桥，有限元中图分类号：U441．3文献标识码：A1概述200km／

2、h，300km／h时跨中节点的动挠度时程曲线，从中可以明显的发现，随着车速的不断提高，跨中节点的动挠度曲线趋于平随着行车速度的不断提高，交通密度的不断增加，荷载的不缓，最大动挠度值越来越大。为了对比速度变化对桥梁动挠度的断加重，交通车辆与结构的动力相互作用问题越来越受到人们的影响，绘制不同车速下桥梁跨中节点的动挠度曲线见图2。重视。特别是近年来越来越多的高速铁路相继投入运行。一方一0．92面，高速运行的车辆对所通过的结构物产生动力冲击作用，直接—0930．94影响其工作状态和使用寿命；另一方面，结构的振动又对运行车-0．95辆的平稳

3、性和安全性产生影响⋯。本文通过以移动车轮加簧上质量模型模拟车辆荷载，采用有-0．98_【)_99限元软件ANSYS来比较和分析不同车速简支桥梁的动力响应。—11．O1—1022模型的建立时间／s时间／s本文采用二维梁单元Beam3来模拟桥梁，划分的单元数由荷载的移动速度和桥梁长度来决定。单元长度△L=L／N，其中，L一0840．86为桥梁的跨长，N为划分的单元数。这样，荷载在单元之间的运0黯09行时间(即从i节点变化到i+1节点)为t=△L／u，其中，0为移奁-0．9舛2嚣096动荷载的速度。计算时，划分单元数N：100。、需幅一0

4、98在计算结构动态响应时，时问步长的选取是否合适，对计—1—1c)2算结果能否反映结构响应特征产生很大的影响。如果时间步长1(挲一，△太大，有可能得到完全失真的响应曲线l引。时间／s时间／sc)v=200lⅡ_rd)=300hn／h时间步长的选取，应根据动态响应的振动周期频率来确定。图1不同速度下跨中节点动态响应曲线二．由于三点确定一条抛物线，因此为了真实描述结构动态响应，在一g04个振动周期中应至少取5个点。如果设T为结构振动的周期，厂0．2为结构振动的频率，那么结构动态响应计算的时间步长应取为：{一04At<吾=1(1)一06一

5、08本文采用桥梁模型基准数据：简支梁跨度L=32iTt，材料为01誊1250号混凝土，弹性模量E=3．5×10mN／m2，箱形断面，断面高度荷载位髓／m2．8m，断面宽度13rn，截面面积为A=8．29，惯性矩，=8．6rn"，图2桥梁结构在车辆速度变化情况下的动挠度曲线密度p=2500kg／m3，本文研究的是高速车辆与桥梁的动力响通过图2和表1中的数据可以得到，在速度比较低的情况下应，采用基准车速为300km／h，以5krn／h的车速作为静态车速。(=5km／h，=50km／h时)，桥梁跨中节点的动挠度随着车辆3数值模拟及结果分析

6、速度提高而增加的比较少，但是当速度提高到一定程度时("61=3．1车速对跨中动挠度的影响200km／h，=300km／h时)，桥梁跨中节点的动挠度增加的幅度不同车速下桥梁结构跨中节点的动挠度如图1所示，并将不很大。在本例的模型中，当速度为50km／h时，跨中节点的动挠同速度下跨中节点的最大动挠度提取，见表1。度增量为静态车速挠度的2．09％。当速度为100km／h时，跨中表1不同速度下桥梁跨中最大竖向动挠度表节点的动挠度增量为静态车速挠度的4．17％。当速度为200km／'h车速／kin·hl5l50j100l200l300I时，跨

7、中节点的动挠度增量为静态车速挠度的16．60％。当速度挠度／mrnl0．958l0．978j0998l1117l1．107I为300krn／h时，跨中节点动挠度增量为静态车速挠度的图1列出了简支梁桥在车速分别为50km／h，100km／h，15．55％。可以看出，随着车速的提高，跨中节点的动挠度增量是收稿日期：2010．01—05作者简介：赵前丹(1978．)，男，工程师，中铁十七局集团第一工程有限公司，山西太原030024胡希冀(1983．)，男，太原理工大学建筑与土木工程学院硕士研究生，山西太原030024亢元元(1985一)，

8、男，太原理工大学建筑与土木工程学院硕士研究生，山西太原030024荤153背赵前丹等：车速对铁路桥梁动力响应的影响分析·295·十分明显而且是不可忽略的。车速成正比的，基本上保持线性关系。但是随着速度的提高，移图3给出了桥梁在不同速度