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风荷载作用下高墩桥梁高速列车车桥耦合动力学分析
| 论文题名： | 风荷载作用下高墩桥梁高速列车车桥耦合动力学分析 |
| 关键词： | 高速铁路;高墩桥梁;车桥耦合;风荷载;移动荷载 |
| 摘要： | 高速铁路以其速度快、运能大、能耗低、污染轻、占地少以及安全舒适等综合优势，在世界各国得到了迅速发展。我国在跟踪研究国外高速铁路技术、积极规划高速铁路的同时，通过新建快速客运专线、大力加强既有线的技术改造大幅度提高了列车的运行速度。但是，随之而来的轮轨系统的动力作用、行车的安全性和舒适性、线桥结构的运用安全性问题也越发突出，而这在我国尚缺乏足够的理论研究和工程实践。因此，快速及高速运行条件下的列车、线路、桥梁动态相互作用问题已成为我国铁路实现跨越式发展急需开展的基础性研究课题之一。 本文将风、车、桥三者作为一个交互作用、协调工作的耦合振动系统，较全面地考虑了风桥间的流固耦合作用、车桥间的固体接触耦合作用、风对车的空间脉动作用及整个系统的时变特性。 首先，根据风荷载最桥梁结构的作用过程，对风场进行模拟，将三维相关风模拟为三个一维的独立风场。结合脉动风的相关特性，提出了简化的模型，根据风速观测记录的特点，证明其可行性。推导桥梁以及车辆的静风力、抖振力以及自激力时域表达式。结合具体的例子来验证计算的正确性。 其次，以车辆和桥梁为子系统，建立轮轨接触几何和轮轨接触力的迭代算法。在分析车-桥耦合关系的基础上，推导车桥耦合的动力学运动方程。求解运动方程的近似解。 最后，结合具体的工程，建立简化的有限元计算模型，对风-车-桥系统的振动特性以及风场模型、风速、车速以及荷载大小影响进行了多工况的对比分析。讨论不同荷载、不同车速情况下桥梁的位移、速度以及加速度时程曲线。以及车辆的横向水平力、轮重减载率以及脱轨系数。验证理论分析的正确性，得到一些有参考价值的一般性结论。 风-车-桥系统耦合振动分析结果表明：考虑风的作用会显著增加车辆和桥梁的响应；车辆和桥梁的响应总体上随风速和车速的提高而变大。 |
| 作者： | 向大峰 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 唐小兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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