高速列车—无碴轨道—桥梁耦合系统动力学性能仿真研究

论文摘要

本文基于无碴轨道结构在我国铁路桥梁上的推广和应用现状，针对板式无碴轨道和轨枕埋入式无碴轨道结构，根据车桥相互作用原理，构建了高速列车—无碴轨道—桥梁耦合系统动力学分析模型，并采用大型动力学分析软件MSC／Dytran对系统的动力学性能进行了仿真分析。同时，考虑到目前车桥耦合振动仿真研究主要针对直线桥梁的情况，本文进一步研究了高速列车—轨道—曲线桥梁耦合系统的动力学性能。仿真分析过程中，考虑了列车车型、列车运行速度、曲线半径及外轨超高等因素对系统动力学性能的影响效果，并对比分析了不同轨道结构型式下，车桥耦合系统动力学性能的差异，针对无碴轨道桥梁在施工完毕后外轨超高无法再进行调整的特点，研究了车速提高对于无碴轨道曲线桥梁车桥耦合系统动力学性能的影响，并从满足列车乘坐舒适度和减振降噪方面考虑，确定了板式无碴轨道板下橡胶垫层刚度系数的合理范围。本文的研究工作为我国客运专线桥上无碴轨道的设计和施工提供了理论参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 桥上无碴轨道结构研究及应用现状
• 1.2.1 国外桥上无碴轨道应用介绍
• 1.2.2 国内无碴轨道概况
• 1.3 铁路车桥耦合系统振动研究概况
• 1.3.1 车辆模型
• 1.3.2 轨道模型
• 1.3.3 桥梁有限元模型
• 1.3.4 轮轨接触模型
• 1.3.5 车桥耦合振动的激励源
• 1.3.6 数值积分方法
• 1.4 曲线桥的车桥耦合振动的研究概况
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 桥上无碴轨道结构的主要型式
• 2.1 板式无碴轨道
• 2.1.1 板式轨道的结构组成
• 2.1.2 板式轨道的结构特点
• 2.2 轨枕埋入式无碴轨道结构
• 2.2.1 轨枕埋入式无碴轨道的结构组成
• 2.2.2 轨枕埋入式无碴轨道的结构特点
• 2.3 本章小结
• 第三章 高速列车—无碴轨道—桥梁耦合系统动力学分析模型
• 3.1 高速列车动力学模型
• 3.2 桥梁结构有限元模型
• 3.2.1 梁体有限元模型
• 3.2.2 桥墩有限元模型
• 3.2.3 桥梁有限元模型
• 3.3 桥上板式无碴轨道有限元模型
• 3.4 桥上轨枕埋入式无碴轨道有限元模型
• 3.5 桥上有碴轨道动力学分析模型
• 3.6 曲线桥梁有限元分析模型
• 3.7 桥梁及线路结构动力学基本方程
• 3.8 轨道不平顺模型
• 3.9 轮轨接触模型
• 3.10 本章小结
• 第四章 车桥耦合系统动力仿真分析方法
• 4.1 MSC/Dytran的由来及主要分析功能
• 4.2 MSC/Dytran的分析方法
• 4.2.1 隐式时间积分法
• 4.2.2 显式时间积分法
• 4.3 MSC/Dytran模型
• 4.3.1 结点
• 4.3.2 拉格朗日型单元
• 4.3.3 本构模型
• 4.3.4 拉格朗日约束
• 4.3.5 拉格朗日载荷
• 4.4 本章小结
• 第五章 高速列车与桥梁动力参数评定标准
• 5.1 列车行车安全性与旅客乘坐舒适性评定标准
• 5.1.1 列车运行安全性以及稳定性指标
• 5.1.2 旅客乘坐舒适性指标
• 5.2 桥梁结构的振动限定标准
• 5.3 本章小结
• 第六章 高速列车—无碴轨道—桥梁耦合系统动力学仿真研究
• 6.1 高速列车—板式无碴轨道—桥梁耦合系统动力学性能分析
• 6.1.1 高速列车的振动响应
• 6.1.2 板式无碴轨道的振动响应
• 6.1.3 桥梁结构的振动响应分析
• 6.2 高速列车—轨枕埋入式无碴轨道—桥梁耦合系统动力学性能分析
• 6.2.1 高速列车的振动响应分析
• 6.2.2 轨道结构的振动响应分析
• 6.2.3 桥梁结构振动响应分析
• 6.3 高速列车—有碴轨道—桥梁耦合系统动力学性能分析
• 6.3.1 高速列车的振动响应
• 6.3.2 轨道结构的振动响应
• 6.3.3 桥梁振动响应分析
• 6.4 不同轨道结构型式下高速列车—轨道—桥梁耦合系统动力学性能对比分析
• 6.4.1 不同轨道结构型式下高速列车振动响应对比分析
• 6.4.2 不同轨道结构型式下轨道结构振动响应对比分析
• 6.4.3 不同轨道结构型式下桥梁结构振动响应对比分析
• 6.5 不同工况对高速列车—轨道—桥梁耦合系统动力学性能的影响
• 6.5.1 不同列车车型对车桥系统动力学性能的影响
• 6.5.2 不同列车运行速度对车桥系统动力学性能的影响
• 6.5.3 板式无碴轨道增设板下橡胶垫层对系统动力学性能的影响
• 6.6 本章小结
• 第七章 高速列车—曲线桥梁耦合系统动力学性能仿真研究
• 7.1 曲线半径和外轨超高的选取
• 7.2 高速列车—有碴轨道—曲线桥耦合系统动力学性能分析
• 7.2.1 高速列车振动响应分析
• 7.2.2 轨道结构振动响应分析
• 7.2.3 桥梁结构振动响应分析
• 7.3 高速列车—有碴轨道—曲线桥梁耦合系统动力学性能影响因素分析
• 7.3.1 高速列车车型对车桥耦合系统动力学性能的影响
• 7.3.2 列车运行速度对车桥耦合系统动力学性能的影响
• 7.3.3 曲线半径及外轨超高对车桥耦合系统动力学性能的影响
• 7.4 高速列车—无碴轨道—曲线桥梁耦合系统动力学性能分析
• 7.4.1 不同轨道结构型式下车桥耦合系统动力学性能对比分析
• 7.4.2 列车速度提高对无碴轨道曲线桥梁车桥耦合系统动力学性能的影响
• 7.5 本章小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 本文研究的主要结论
• 8.2 本文的创新点
• 8.3 有待于进一步研究的问题
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间参加的科研项目情况
• 攻读博士学位期间发表论文情况
• 详细摘要