基于列车走行性的斜拉桥竖弯涡振振幅限值研究

为合理确定基于列车运行安全性与乘坐舒适性的斜拉桥竖弯涡激振动幅值限值,以渝黔高铁某主跨为300 m的双塔斜拉桥为工程背景,通过刚性悬挂节段模型测力试验获取其主梁与列车气动三分力系数,采用弹性悬挂节段模型测振试验测试成桥状态下主梁的涡振性能,获取桥梁的竖向涡振起振风速。将桥梁与列车视为一个整体系统,以风荷载为外部激励,以轨道不平顺为自激力,其中桥梁的涡振响应以动态轨道不平顺的形式加入,依据弹性系统动力学总势能不变值原理以及形成矩阵的“对号入座”法则建立风-车-桥耦合系统振动方程,研究桥梁发生不同振幅及初始相位竖向涡振情况下,列车以不同行车速度通过桥梁时的桥梁动力响应指标和列车脱轨系数、轮重减载率、车体振动加速度、Sperling舒适性指标等,确定在考虑列车运行安全性和乘坐舒适性情况下的斜拉桥竖弯涡振振幅限值。研究结果表明:列车运行速度分别为250,275,300,325和350 km/h时,该斜拉桥竖弯涡振振幅限值分别为3.5,3.0,2.5,2.3和1.8 cm。基于列车走行性计算确定的桥梁竖弯涡振振幅限值较《公路桥梁抗风设计规范》中对桥梁竖弯涡振振幅限值的规定更具参考价值,较基于车体加速度峰值及其变化率确定的桥梁竖弯涡振振幅限值更加合理。