侧风下磁浮列车-箱梁组合系统气动特性

与轮轨列车-桥梁组合系统不同,常导磁浮列车-桥梁系统采用“车抱轨”的结构形式,且列车底部与桥梁之间的空气通道极其狭窄,使得侧风下磁浮列车-桥梁组合系统的空气流动、气动力出现新的特征。本文以常导抱轨式高速磁浮列车和简支箱梁桥为研究对象,建立侧风数值分析模型,探讨组合系统的雷诺数效应,确定合适的模拟风速。在此基础上,对侧风下磁浮列车-箱梁组合系统的侧风气动特性进行分析,为磁浮交通的抗风运营安全提供参考。结果表明:磁浮列车-箱梁组合系统的气动特性与雷诺数密切相关,列车、箱梁气动性能受组合影响变化较大,线间距对系统气动性能的影响不明显,增大梁高会使系统气动力略有增加。

基于测压风洞试验的钢桁梁上列车二维气动导纳研究

基于节段模型测压方法,建立了列车二维气动导纳的识别方法。在紊流场风洞试验中,获取了0°攻角时钢桁梁上列车抖振力的展向相关性;识别了钢桁梁上列车中车的三维气动导纳,探究了钢桁梁上列车中车三维气动导纳与二维气动导纳的关系。可知,随无量纲折减频率及展向间距的增大,抖振力的展向相关性逐渐减小,列车抖振力展向相干函数可用Jakobsen模型较好地拟合。当k_(1)B/2小于0.3时,二维气动导纳值为1,三维气动导纳会明显低估列车的气动导纳值。当k_(1)B/2大于0.3时,三维气动导纳会明显地高估二维气动导纳函数值,且随着折减频率的增大,气动导纳值减小。最后,给出了列车二维气动导纳函数及相干函数的数学表达式。研究成果可为风-列车-桥梁耦合振动计算分析提供参数。

大跨度钢箱梁铁路悬索桥车桥系统气动特性风洞试验研究

为研究大跨度钢箱梁铁路悬索桥车桥系统气动特性,利用水平和竖向两套三分力测试装置,对一座大跨度钢箱梁铁路悬索桥进行节段模型测力风洞试验。研究不同风攻角下桥面无车、不同位置有单列车、双车共存时车辆和桥梁的气动特性及其相互影响,得到不同车桥组合下车辆与桥梁的气动力。试验结果表明,车桥间的气动干扰较为明显,列车会增大主梁的阻力系数,改变桥梁升力系数的变化趋势,且单列列车位于背风侧时主梁的气动性能最差,最大阻力系数增加了191%。同时,两辆列车之间存在一定的气流干扰,背风侧列车受迎风侧列车影响较大,其横向力系数显著下降,但竖向力系数和扭矩系数所受影响不大。

城轨U型梁动力系数的理论与试验研究

城市轨道交通U型梁沿顺桥向和横桥向的受力存在差异,而按现有设计规范U型梁桥取1.40的动力系数会导致材料浪费。针对该类结构的双向受力特征,以南京地铁S6号线U型梁为工程实例,建立车桥耦合振动模型;通过对比测试和计算结果,验证了所建模型的有效性;并通过改变车辆速度和编组,分析不同响应的动力系数。研究结果表明:梁底只承受纵向拉应力,但同一截面内却同时存在横向拉、压应力;挠度、纵向应力和横向应力的动力系数最大值分别为1.231、1.216和1.362,分别出现在6车满员和6车定员编组的工况中;在确定单线U型梁的动力系数时,应该考虑列车编组的影响,并根据受力方向对动力系数值加以区别,建议在计算挠度和纵向应力时取1.30,而在计算横向应力时仍取1.40。本研究旨在提出U型梁动力系数的合理取值,并为结构优化提供参考。

列车诱发振动对大跨度混合梁桥转体施工影响研究

列车运行诱发环境振动及其对临近在建桥梁的稳定与安全影响是一个复杂的工程问题。以邢台市龙泉大街邻近铁路钢-混混合梁转体桥梁施工为研究背景,采用现场试验方法,开展列车诱发振动对大跨度混合梁桥转体施工影响研究。研究结果表明:随着振源距离的增大地面振动响应整体衰减明显,且不同行车类型诱发地面振动响应程度不同,具体表现为会车>货车>客车,另外列车会车时地面振动频响范围集中在5~25 Hz,振源距离的增大不改变地面竖向振动频响范围的分布,但对横向振动影响较大。通过不同阶段悬臂梁端实测动力响应对比分析,试转阶段梁端振动响应整体大于独立站立阶段,且试转阶段梁端横向振幅达到了2.18 mm,振动响应较大,表明列车诱发地面振动对钢-混混合梁转体的稳定性具有较大影响,所以应选择在既有铁路线天窗点进行正式转体。

揭惠铁路72 m+72 m槽箱组合梁桥车-线-桥耦合振动研究

为研究温度荷载引起的附加变形对桥上列车行车走行性的影响,基于车-线-桥耦合振动分析方法,分析了在温度荷载作用下72 m+72 m槽箱组合连续梁桥和桥上列车的动力响应,探明了结构在成桥运营阶段的变形对桥上轨道平顺性及列车安全性、舒适性的影响规律。结果表明:考虑温度荷载作用时,主梁竖向动力响应略有增大,其中主梁的跨中竖向位移受温度荷载作用影响较大;桥上列车的动力响应随着车速的增加而增大,考虑温度荷载作用时会放大车速对列车动力响应的影响;相较于CRH6F型动车组,C70货车运行时,桥梁的动力响应随着车速的变化不明显,尤其是桥梁的位移,但车辆动力响应对车速较为敏感。

400km/h高速铁路列车的荷载图式研究

为确定适合400 km/h高速铁路的荷载图式,参考《京沪高速铁路设计暂行规定》中确定0.8UIC荷载作为高速铁路列车荷载图式所使用的方法,以包络德国ICE列车、中国ZGS和中速列车的换算均布活载动效应为原则,提出将0.65UIC荷载作为400 km/h高速铁路列车荷载图式;然后,在时速400公里高速列车作用下,对24、32、40 m 3种跨度简支梁桥,基于车桥耦合振动分析方法得到车辆动力响应,在此基础上研究动力系数、竖向挠度、梁端竖向转角和轨面不平顺等现行规范指标在0.65UIC荷载条件下的适应性;最后,讨论采用0.65UIC荷载作为设计荷载时,离心力、牵引力和制动力限值对400 km/h高速铁路列车的适应性.结果表明:在现行规范基础上,将0.65UIC荷载作为400 km/h高速铁路列车荷载图式进行桥梁设计是可行的,采用该荷载图式计算的桥梁设计指标限值和设计荷载限值较运营车辆与桥梁间的响应具有一定安全储备.

城市轨道交通荷载作用下连续箱梁桥动力测试与仿真分析

混凝土连续箱梁桥在城市轨道交通中得到越来越多的应用,针对地铁列车-连续梁桥耦合系统动力性能的研究有助于保障城市轨道交通的运营安全。以一座跨市域轨道交通(50+82+50)m变截面混凝土连续箱梁桥为工程背景,开展桥梁动力试验获取结构自振特性和地铁列车作用下的振动响应。建立地铁列车-连续梁桥耦合系统的动力分析模型并编制计算程序,通过对比数值分析与现场测试的结果验证耦合系统模型的有效性。采用经验证的车桥模型进行动力仿真,计算分析了不同运营条件下车桥系统的动力响应及行车安全性与平稳性指标。动力测试与仿真分析结果表明,所建立的地铁列车-连续梁桥耦合振动模型能够真实反映车桥系统的动力性能,可用于城市轨道交通大跨连续梁桥的车桥耦合动力分析。三跨变截面混凝土连续箱梁桥具有较好的动力性能,结构横、竖向刚度较大,正常运营条件下的车桥响应及列车走行性指标均较小。车速可影响车辆、桥梁振动响应及列车走行性,但对桥梁跨中的动挠度影响较小。轨道状态对车桥系统的动力性能有显著的影响,且随着车速的提高影响加剧。当轨道平顺性大幅下降时,120km/h车速下轮重减载率和竖向Sperling指标出现超限的情况。研究结果可为城市轨道交通大跨连续箱梁桥的动力设计与运营维护提供参考。

风屏障透风率对侧风下货运专线简支箱梁桥车桥耦合振动影响研究

为探究强风作用下风屏障透风率对货运专线铁路车桥耦合振动的影响,通过数值模拟计算不同透风率风屏障桥梁在不同位置行车时的车桥系统三分力系数,根据弹性系统动力学总势能不变值原理建立考虑风荷载的车桥系统耦合振动方程,对横风作用下货运列车通过设置不同透风率风屏障的简支箱梁桥时的车桥动力响应进行计算。结果表明:(1)桥梁横向位移受到风屏障透风率和列车行驶位置的影响,存在某一个透风率使得桥梁横向位移最小;(2)风屏障透风率从20%增加到60%,列车的脱轨系数和轮重减载率呈增大趋势,迎风车的两项参数均大于背风车;(3)重车的横向摇摆力大于空车,横向摇摆力随风屏障透风率增大的幅度受列车重量影响较小。

列车通过连续钢桁梁桥时的动力响应研究

将列车—连续钢桁梁桥视为一个耦合的整体系统 ,采用桁段有限单元对连续钢桁梁桥进行离散 ,每节车辆采用具有 2 1个自由度的二系弹簧车辆空间振动模型 ,列车与连续钢桁梁桥通过轮轨相互作用关系进行动力耦合 ,应用弹性系统动力学总势能不变值原理 ,建立列车—连续钢桁梁桥时变系统的整体振动方程 ;采用直接积分法计算了列车以不同速度通过 2座连续钢桁梁桥时的桥上列车振动响应全过程 ,分析计算所得结果 ,可以得出 2座桥梁行车安全的结论 .

列车通过钢桁梁桥时动力响应分析

研究目的:随着列车速度不断提高,对既有线上钢桁梁进行动力分析,对于正确地进行铁路桥梁的设计以及既有线路的维修加固有重要的参考意义。研究结论:将列车——钢桁梁桥视为一个整体系统,由弹性系统动力学总势能不变值原理及形成矩阵的对号入座法则,导出了车桥系统的振动方程,此法比一般的有限元法更方便。计算了DF4机车牵引25辆C62货车和DF11机车牵引18辆客车以不同的速度通过某简支钢桁梁桥的振动响应。通过分析,其行车安全有保障,舒适度指标和车辆平稳性指标均达到合格以上。说明该桥具有足够的横、竖向刚度。

提速列车作用下上承式钢板梁受迫振动实验研究

本文通过对京哈线下行大清河桥第9孔33.6m上承式钢板梁桥的现场实验结果的分析，以测试孔跨中实测横、竖向振幅为依据，较为详尽地研究了在提速列车作用下桥梁的自身的动力特性及其在提速列车作用下的动力响应，给出了在不同列车运行速度、不同列车编组情况下桥梁横、竖向振幅以及一阶受迫振动频率的变化关系，并对桥梁在列车通过时的桥梁的振动形态、结构的薄弱点及其加固方向进行了初步的探讨。

高速铁路结合梁桥与列车系统振动分析模型

提出了结合梁桥振动计算的翼缘砼板弹性剪切力法的分析模型及结合梁截面特性计算式 ,导出了结合梁桥刚度矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵的计算式 ,算出了我国某高速铁路 4 0 m+50 m+4 0 m双线连续结合梁桥的自振特性 ,结果与自由度非常多的板壳元及杆元分析模型很接近 .

客运专线铁路路基沉降控制的若干问题

研究目的:客运专线路基工后沉降控制标准高,目前的地基处理理论与设计方法主要是针对传统的软弱土地基,并不完全适合客运专线路基工后沉降的设计计算与地基加固处理,本文对遇到的若干问题进行分析探讨,提出可采用的方法。研究结论:通过对确定压缩层厚度各种方法优缺点的分析,给出了压缩层厚度计算方法;在分析轨道、列车以及运架梁车等荷载特点的基础上,通过对路基稳定、沉降变形的控制因素分析,对轨道、列车与运架梁车荷载在稳定、沉降计算中的考虑方式与简化形式提出了建议;通过对各种基础形式的荷载传递特性、复合地基的形成条件等内容的研究,提出客运专线路基沉降控制分析应根据路堤基底垫层形式、加固桩的类型,采用复合地基或复合桩基理论进行。

横向紊流风作用下桁架梁上列车气动特性的试验研究

在风洞试验室建立2种大气紊流场,并以某钢桁梁和1列高速列车为例建立1∶29.7的车桥节段模型,进行横向紊流风作用下桁架梁上列车气动特性的试验。采用同步测压法得到静止列车上的气动力分布,研究列车在不同位置、不同风攻角以及不同紊流场下的侧向力系数和气动导纳函数。结果表明:两车交汇时位于迎风侧列车的侧向力系数最大,列车单车位于背风侧时的侧向力系数相对最小,在-3°风攻角时的列车侧向力系数比+3°风攻角时大,紊流场对列车的侧向力系数有一定的影响,高紊流场中的列车侧向力系数相对更大;列车位于迎风侧(单车迎风侧和双车迎风侧)时,其侧向力气动导纳相对较小,而升力气动导纳相对较大;当折减频率小于0.1时,列车侧向力气动导纳在+3°风攻角时最大,升力气动导纳在-3°风攻角时最大;紊流积分尺度越大,列车气动导纳相对越大。在对试验影响因素总结的基础上,提出列车侧向力和升力的气动导纳函数拟合公式。

下承式钢板梁桥空间振动计算分析

本文提出了列车、下承式钢板梁桥空间振动的有限单元分析模型 ,采用计算机模拟方法 ,计算了提速列车以不同车速通过 3 2m下承钢板梁桥的空间振动响应 ,检算该桥是否具有足够的刚度及良好的运营平稳性 ,所得结果与实测资料相符 ,可供决策部门参考。

既有线32m下承式钢板梁加固方案的车-桥动力仿真分析

为配合沪宁线250 km.h-1提速改造工程,运用车桥耦合振动方法,从车辆和桥梁动力响应角度,对一挠跨比、跨中梁体横向振幅及横向加速度均超过《铁路桥检规》通常值的32 m下承式钢板梁进行加固方案比选。车—桥仿真计算结果表明:加强主梁可以明显提高桥梁的竖向刚度和横向刚度,降低车辆的轮重减载率和车体垂向加速度;增加横向连接系措施可以降低桥梁横向振动加速度;当车速超过220 km.h-1时,可降低车辆的脱轨系数;2种桥梁加固措施几乎不改变车体横向加速度;同时采取加强主梁和增加横向连接系的不同加固方案的效果相差不大。加固后的现场试验表明,该桥的竖向刚度提高明显,比加固前提高约50%,桥梁和车辆的动力响应也均满足相关规定,能够保证提速条件下列车运营的安全性、舒适性和平稳性。

准高速列车──钢筋混凝土连续梁桥横向车振随机分析

本文将准高速列车──桥梁系统视为一个整体，根据随机振动能量理论１以列车构架人工蛇行波为激振源计算了列车分别以１６０ｋｍ／ｈ、２００ｋｍ／ｈ速度通过钢筋混凝土连续梁桥时具有９９％概率水平的车桥系统振动响应。

上海磁悬浮列车轨道梁精调技术

磁悬浮列车是上海从德国引进的高科技项目,其中安装定位测量中最重要的是轨道梁精调测量。结合在上海参与的Ⅱ、Ⅲ标段部分轨道梁精调测量工作,介绍轨道梁精调测量的作业过程和技术要求。

高速铁路简支梁桥的竖向共振现象

本文采用车－桥系统计算模型，对高速铁路多种不同类型简支梁桥可能发生的竖向共振现象进行了研究，给出了各种不同类型简支梁桥发生竖向共振现象时所对应列车速度，分析了不同的跨度对桥梁竖向共振峰值的影响，并就高速铁路简支梁桥如何避免和抑制桥梁竖向共振现象的发生和发展进行了初步的分析。