高速铁路道岔桥横向动力性能研究

论文摘要

近年来随着大量的高速铁路的建设,我国已经步入了一个全新的高铁时代。而桥梁作为高速铁路系统重要的一环,是交通生命线工程的重要组成部分和枢纽工程。在高铁建设中由于很多客站站场区由于地形以及不可抗拒的因素的影响,使得大量的道岔区必须通过架设高架桥的方式设置在桥上,当高速道岔安置在桥上时,需要在一个高度稳定的基础环境下才能正常工作,因此其对于对桥梁结构的性能要求非常高,尤其是列车组作用下桥梁的动力性能。本文以西成客运专线剑门关站场站场道岔桥和渡线站场道岔桥为研究背景,利用有限元软件分析计算,着重进行了以下几方面的研究工作：1)、对列车作用下的桥梁动力响应研究现状进行了简要的阐述,介绍了桥梁的动力特性的理论基础。2)、利用Algor软件建立了站场道岔桥和渡线道岔桥的有限元模型,分析了列车车辆的蛇形运动的特征,并对此进行了了合理的假设以及取值,具体的模拟出了用于动力分析的蛇形运动荷载。3)、分别计算了整辆CRH3动车组和单节CRH3动车组蛇形运动作用下站场道岔桥和渡线道岔桥的横向动力响应,通过自振模态和位移响应分析得出两座桥梁的设计均是可行的,桥梁的振动不仅与其本身特性有关,而且与经过列车的车速、蛇形运动的频率以及通过桥梁的方向都有着密切的关系,得出了具体的影响规律。最后通过总结分析,对此类桥梁的设计及现场试验提出了指导性建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 高速铁路桥梁的发展概况
• 1.2 列车荷载作用下桥梁的动力响应研究
• 1.2.1 国外研究工作的发展及现状
• 1.2.2 我国研究工作的发展及现状
• 1.3 本文的主要研究工作
• 第2章 桥梁动力特性的理论基础
• 2.1 梁桥的强迫振动方程
• 2.1.1 匀速移动常量力的作用
• 2.1.2 匀速移动简谐力作用
• 2.1.3 匀速滚动质量的作用
• 2.1.4 匀速移动弹簧—质量的作用
• 2.2 动力有限元法的理论基础
• 2.2.1 结构的动力学方程
• 2.2.2 结构自振特性的计算
• 2.2.3 系统的动力响应
• 2.3 ALGOR有限元软件简介
• 第3章 桥梁结构模型和列车荷载模型的建立
• 3.1 工程背景
• 3.2 桥梁模型的分析及建立
• 3.2.1 整体模型的简化分析
• 3.2.2 桩基及承台的处理
• 3.2.3 桥梁模型的建立
• 3.3 列车模型的讨论及选取
• 3.3.1 横向振动与蛇形运动的分析
• 3.3.2 本文列车模型的选取
• 3.4 道岔桥刚度与挠度的现有规定
• 3.4.1 道岔桥竖向刚度与挠度的规定
• 3.4.2 道岔桥横向刚度与挠度的规定
• 3.5 本章小结
• 第4章 站场道岔桥在动车组高速通过时响应
• 4.1 站场道岔桥自振模态分析
• 4.2 CRH3动车组通过时站场道岔桥横向动力响应
• 4.2.1 不同速度下横向位移响应
• 4.2.2 不同蛇形频率下横向位移响应
• 4.2.3 不同上桥方向下横向位移响应
• 4.2.4 静力分析与动力分析的对比讨论
• 4.2.5 全桥在不同时刻横向位移响应
• 4.2.6 桥墩与所在跨梁体中点横向位移响应
• 4.3 单节CRH3动车组通过时站场道岔桥横向动力响应
• 4.3.1 不同车速下横向位移响应
• 4.3.2 不同蛇形频率下横向位移响应
• 4.4 单车与全车通过时站场道岔桥横向位移比较
• 4.5 站场道岔桥桥上舒适性探讨
• 4.5.1 位移频谱分析
• 4.5.2 乘客舒适度讨论
• 4.6 本章小结
• 第5章 渡线道岔桥在动车组高速通过时响应
• 5.1 渡线道岔桥自振模态分析
• 5.2 CRH3动车组通过时渡线道岔桥横向动力响应
• 5.2.1 不同车速下横向位移响应
• 5.2.2 不同蛇形频率下横向位移响应
• 5.2.3 不同上桥方向下横向位移响应
• 5.2.4 静力分析与动力分析的对比讨论
• 5.2.5 全桥在不同时刻横向位移响应
• 5.2.6 桥墩与所在跨梁体中点横向位移响应
• 5.3 单节CRH3动车组通过时渡线道岔桥横向动力响应
• 5.3.1 不同车速下横向位移响应
• 5.3.2 不同蛇形频率下横向位移响应
• 5.4 单车与全车通过时站场渡线桥横向位移比较
• 5.5 渡线道岔桥横向位移频谱分析
• 5.6 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果