车-线-桥耦合单元组合长度影响分析

基于车-线-桥耦合单元可以实现车-线-桥耦合有限元分析,提出了任意单元长度组合的轨道-桥梁耦合单元,并推导了其动力方程。引入Hertz接触模型考虑轮轨相互作用,推导了耦合系统的动力方程,给出了系统方程组装和求解思路,并编制了相应计算程序。结合我国现有铁路桥梁现状,考虑轨道随机不平顺,采用所提耦合单元进行车-线-桥耦合对比分析。结果表明,轨道单元长度对系统动力响应影响很大,甚至使计算不稳定;合理长度组合的耦合单元具有很好的计算精度和效率;而轨道单元长度的合适取值范围为0.5～1 m,且列车最小轴距间轨道单元数不应少于2个;另外,轨道不平顺会显著增大轮轨接触力及车体和桥梁加速度,同时能减小轨道和桥梁位移响应。