铁路钢桥疲劳计算中多线系数的研究

论文摘要

随着交通事业的发展,越来越多的四线及六线铁路桥梁被修建,多线列车同时作用在桥上对结构疲劳损伤产生的影响也成了一个亟待研究的课题。本文在已有的研究成果基础上,分别采用极差法和Monte Carlo法研究了铁路钢桥疲劳强度检算中的多线系数,并阐述了两种方法各自的优缺点及适用范围。首先,在一定的假设基础之上,通过极差法建立了列车桥上相遇的数学模型,求解出列车在桥上相遇概率及次数,再结合Miner线性累积损伤理论推导出运营期问列车对桥梁造成的损伤,根据多线系数的定义推导出了铁路桥梁双线、三线、四线系数的计算公式。为方便实际工程应用,本文将多线系数归纳为一个计算公式和计算表格。其次,由极差法分析结果知,影响多线系数的因素主要有两类：第一类因素与桥梁相关,包括桥梁跨度与桥梁所处的位置两个参数；第二类因素与列车运营方式有关,包括列车类型、运行速度、发车时间间隔等参数。通过搜集资料,使用Monte Carlo法模拟了双线及四线铁路列车运营,分析了以上几个参数对多线系数的影响。通过分析四线铁路的模拟结果,同为修正多线列车相遇运行对桥梁结构疲劳损伤的多线影响系数k’。比多线系数k。更具规律性和稳定性,本文提出使用四线影响系数k’n代替四线系数kn,来考虑多线列车同时作用对桥梁结构疲劳损伤的影响。最后,分别使用ANSYS及MIDAS有限元软件建立双线和四线钢桁架斜拉桥模型,比较了使用极差法计算的双线系数和规范简化计算得到的双线系数之间的差异；同时演示了使用Monte Carlo法计算铁路桥梁四线系数k4和四线影响系数k’4的步骤。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究问题的提出
• 1.1.1 钢桥疲劳现象
• 1.1.2 铁路钢桥疲劳强度检算
• 1.1.3 多线系数
• 1.2 多线系数的研究现状
• 1.2.1 各国规范分析
• 1.2.2 其他
• 1.3 本文研究的内容及意义
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究意义
• 第2章 多线系数制定的理论基础
• 2.1 疲劳强度理论
• 2.1.1 疲劳强度
• 2.1.2 S-N曲线
• 2.1.3 疲劳累计损伤理论
• 2.2 数学相关理论
• 2.2.1 一般概率
• 2.2.2 秩统计量
• 2.2.3 Monte Carlo法
• 2.2.4 方法对比
• 2.3 制定多线系数的假定
• 第3章 基于秩统计量的多线系数制定方法
• 3.1 双线系数的制定方法
• 3.1.1 相遇概率
• 3.1.2 相遇次数
• 3.1.3 损伤计算
• 3.2 三线系数的制定方法
• 3.2.1 相遇概率
• 3.2.2 相遇次数
• 3.2.3 损伤计算
• 3.3 四线系数的制定方法
• 3.3.1 相遇概率
• 3.3.2 相遇次数
• 3.3.3 损伤计算
• 3.4 多线系数公式简化
• 3.5 小结
• 第4章 基于MONTE CARLO法的多线系数制定
• 4.1 模拟参数
• 4.2 算法实现
• 4.3 模拟结果
• 4.3.1 双线系数
• 4.3.2 四线系数
• 4.4 方法实质
• 4.5 小结
• 第5章 极差法与MONTE CARLO法计算多线系数实例及分析
• 5.1 双线铁路桥
• 5.1.1 工程概况
• 5.1.2 有限元模型
• 5.1.3 双线系数计算
• 5.2 四线铁路桥
• 5.2.1 工程概况
• 5.2.2 有限元模型
• 5.2.3 四线系数计算
• 结束语与展望
• 致谢
• 参考文献