地震作用下接触网硬横跨动力响应分析

论文摘要

接触网硬横跨体系是近两年在铁路上尤其在铁路站场多股道上广泛应用的一种接触网结构体系形式,又称为门型架空刚性接触网或硬横梁体系。我国在接触网硬横跨领域起步较晚,其在铁路线路领域的设计、研究和使用近年才在我国逐渐起步。目前的研究仅限于其在静力作用及受局部振动下的工作特性,而对于接触网硬横跨在地震作用下的动力响应等问题的研究则相对较少。本文采用现行常用三类接触网硬横跨结构体系的实际尺寸建立有限元模型,单元材料采用理想弹塑性材料。在探讨了接触网硬横跨地震作用分析方法及判别准则下,基于有限元基本理论,考虑结构体系的协同工作,建立了接触网硬横跨体系结构—索整体分析模型。运用基于子空间迭代的方法,对硬横跨进行了模态分析,得出了硬横跨结构的固有振动特性。并对硬横跨结构进行了不同矢跨比及有无拉索下的模态分析,得出了结构在参数变化下的自振特性及变化规律。在此基础上,考虑结构的不同工况,运用时程分析方法,分别对结构进行了单向、双向及三向多遇与罕遇地震作用下的时程分析,得到了结构的响应程度及其规律。最后得出:在8度及以下抗震设防地区,在地震作用下接触网硬横跨的内力及位移均较小,结构单元为失稳或进入塑性状态,在运行范围内震动,设计时可不考虑地震作用的影响,为结构的合理设计提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 接触网硬横跨结构的特点及形式
• 1.2.1 接触网硬横跨体系的特点
• 1.2.2 接触网硬横跨体系的构成
• 1.2.3 接触网硬横跨体系单元材料与组成
• 1.3 接触网硬横跨结构动力响应研究概况
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 接触网硬横跨地震作用分析方法及判别准则
• 2.1 地震作用分析方法与选取
• 2.1.1 地震作用分析方法
• 2.1.2 本课题地震分析方法选取
• 2.2 接触网硬横跨结构非线性理论
• 2.2.1 几何非线性理论
• 2.2.2 材料非线性理论
• 2.2.3 本文所采用的材料本构关系
• 2.3 接触网硬横跨结构有限元分析方法
• 2.3.1 非线性空间杆单元
• 2.3.2 索单元
• 2.4 接触网应横跨动力稳定临界荷载判别标准
• 2.4.1 现在已有几个较有影响的判定准则
• 2.4.2 硬横跨动力稳定临界荷载判别标准
• 2.5 本章小结
• 第三章 接触网硬横跨模态分析
• 3.1 概述
• 3.2 模态分析计算方法
• 3.3 模态分析
• 3.3.1 动力分析的基本假定
• 3.3.2 建模，施加荷载和边界条件并求解
• 3.3.3 初步结论
• 3.3.4 参数分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 接触网硬横跨在地震作用下的动力时程分析
• 4.1 计算模型及假定
• 4.1.1 计算模型
• 4.1.2 基本假定
• 4.2 地震动特征及地震波的输入
• 4.2.1 地震动特征
• 4.2.2 地震波选取及坐标轴方向确定
• 4.3 硬横跨在水平地震波输入下的动力响应
• 4.4 硬横跨在竖向地震波输入下的动力响应
• 4.5 硬横跨在纵向地震波输入下的动力响应
• 4.6 硬横跨在双向地震波输入下的动力响应
• 4.7 硬横跨在三向地震波输入下的动力响应
• 4.8 接触网硬横跨抗震性能评价
• 4.8.1 硬横跨在各向及多向地震作用下的比较分析
• 4.8.2 硬横跨在不同荷载作用下的比较分析
• 4.9 本章小结
• 结论与展望
• 1 结论
• 2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 致谢