高墩大跨连续刚构桥在温度作用下的轨道高低不平顺及对列车的动力影响

论文摘要

随着我国高速铁路、客运专线的快速建设与发展,对线路平顺性的要求越来越高,因此许多高架桥和长大桥应运而生。而在众多桥型中,连续刚构桥以其特有的平顺性好,结构整体性好,抗震性能好,施工方便,经济效益高等优点受到了众多桥梁设计者的青睐。高墩大跨连续刚构桥由于其高墩的特点（高度往往超过百米）,受气候环境因素影响大,如昼夜温差和太阳光照辐射,墩身的伸缩会使梁体在垂向上产生较大变形继而影响上部轨道结构的平顺性。目前对于这种不平顺的研究还很少,对其是否会对高速铁路列车的行车舒适度、行车安全以及轨道结构等造成影响还有待研究,因此,对此进行一定的研究和探讨具有很重要的现实意义。本文将以某高墩大跨连续刚构桥（跨径布置为92m+168m+92m,中墩高112m）为例进行计算和研究。根据该桥的结构特点,本文利用有限元软件ANSYS建立了该桥的有限元计算空间模型,考虑桥墩和梁体整体升温,计算分析了升温10℃,15℃,20℃,25℃四种工况下的梁面高低不平顺。在不平顺计算的基础上,以目前我国客运专线广泛采用的CRTSⅡ型板式无砟轨道作为桥梁上部的轨道结构,利用大型通用有限元软件ABAQUS建立车辆-轨道耦合动力学模型,考虑桥梁升温引起的高低不平顺的单独作用以及与轨道随机高低不平顺的共同作用两种情况,计算了车辆-轨道耦合系统的动力响应。通过计算分析车辆垂向加速度,轮重减载率等影响行车舒适度和安全性的指标,发现桥梁升温引起的高低不平顺虽然幅值较大,但由于其波长也较长,轨道不平顺的变化率较小,因此对行车品质的影响不大；在桥梁升温引起的高低不平顺与轨道随机高低不平顺的共同激励下,随着行车速度的提高,车辆垂向加速度和轮重减载率明显增大,但是也能满足行车舒适性和安全性要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 轨道不平顺的研究发展概况
• 1.2.1 轨道不平顺概述
• 1.2.2 轨道不平顺的类型
• 1.2.3 国内外轨道不平顺的研究发展概况
• 1.3 国内外轮轨动力学的发展概况
• 1.3.1 国外轮轨动力学的发展概况
• 1.3.2 我国轮轨动力学的发展概况
• 1.4 国内外高墩大跨连续刚构桥的发展概况
• 1.5 本文选题的意义及研究内容
• 1.5.1 本文选题的意义
• 1.5.2 本文的研究内容
• 第2章 高低不平顺的计算
• 2.1 有限元软件ANSYS简介
• 2.2 桥梁结构概况
• 2.3 桥梁空间模型的建立
• 2.3.1 单元使用情况及建模方法
• 2.3.2 边界条件处理
• 2.3.3 基本参数
• 2.4 桥梁平面模型的建立
• 2.4.1 模型简化及建模方法
• 2.4.2 边界条件处理
• 2.4.3 基本参数
• 2.5 计算结果
• 2.5.1 计算工况
• 2.5.2 空间模型计算结果
• 2.5.3 平面模型与空间模型计算结果的比较
• 2.6 本章小结
• 第3章 车辆-轨道耦合系统动力计算
• 3.1 有限元软件ABAQUS简介
• 3.2 CRTSⅡ型板式无砟轨道简介
• 3.3 车辆-轨道耦合动力学模型的建立
• 3.3.1 车辆模型
• 3.3.2 轨道模型
• 3.3.3 轮轨接触模拟
• 3.4 模型基本参数
• 3.4.1 车辆基本参数
• 3.4.2 轨道结构基本参数
• 3.5 车辆运行安全性和舒适性标准
• 3.5.1 车辆运行安全性标准
• 3.5.2 车辆运行舒适性标准
• 3.6 车辆-轨道耦合系统动力学计算与分析
• 3.6.1 桥梁升温时梁体高低不平顺引起的车辆-轨道动力响应
• 3.6.2 考虑轨道随机不平顺的车辆-轨道动力响应
• 3.7 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的学术论文