轨道-箱梁耦合振动模型试验设计与验证

为研究基于模型试验的轨道-箱梁耦合振动反演方法,从理论上探讨多层结构层间耦合相似关系,根据弹性力相似律和相似π定律,设计、制作几何相似比为101的轨道-箱梁耦合相似模型,分析轨道板密度和弹性模量、扣件刚度、CA砂浆层刚度等参数对系统相似性的影响。通过模态试验、有限元法验证模型设计的正确性及原型与模型间的相似关系。结果表明,通过模型试验方法,依据模型与原型间的相似关系反演现场不同工况条件下的振动水平;当某一结构层在荷载方向上的几何尺寸远大于其他结构层时,依据弹性力相似律,原型与模型间的耦合相似关系可由箱梁材料参数导出;轨道板密度及弹模变化,对结构前五阶模态影响误差最大为0.033%;在200~500 Hz范围内,扣件刚度、CA砂浆层刚度变化对箱梁振动加速度的最大影响分别为2.542%、4.326%。

无砟轨道箱梁系统振动试验相似模型的设计与校验

为探究弹性力相似律在无砟轨道箱梁系统振动试验相似模型设计时的适用性,从理论上分析多层结构及其模型间的耦合相似关系,发现不同材料属性结构层间存在耦合效应;以双层结构为例,探讨当某一结构层几何尺寸大于另一结构层时,原型与模型间耦合关系的变化规律;以10∶1为几何比尺,依据弹性力相似律,制作无砟轨道箱梁系统相似模型;通过自由模态测试和有限元数值分析,校验相似理论及模型的正确性。结果表明:当某一结构层在荷载方向上的几何尺寸远大于其他结构层时,按该结构层材料属性导出的相似关系近似等于原型与模型间的耦合相似关系;无砟轨道箱梁系统可依据弹性力相似律设计其相似模型,相似关系只需按箱梁材料属性导出,且制作的相似模型可较为精确地反映原型结构的振动规律,最大误差为4.02%。