轨道车辆作用下桥梁应力时程实用算法研究

针对传统车-桥耦合迭代算法在计算桥梁应力时程时适用性较差的问题,提出一种简明、实用的移动荷载动力计算方法。该方法利用形函数推导移动集中荷载到时变节点荷载的转化公式,根据轨道不平顺线形和列车蛇形运动轨迹,假设轮与轨始终密贴,计算车辆匀速行驶中的惯性力,将其与车辆轴重作为桥梁振动的激励源,通过MATLAB编写程序自动生成命令流文件,在有限元软件平台实现加载和计算。将该算法应用于重庆千厮门嘉陵江大桥,建立整桥多尺度有限元模型,计算局部细节应力时程,结果表明:计算结果与实测结果一致,2列列车对向通过桥梁时最大Mises应力出现在轨道梁与横梁交界处上翼缘以及横梁中跨跨中下翼缘,分别为12.6 MPa和11.4 MPa。该算法具有足够的精度、可靠性和适用性,可实现轨道车辆作用下桥梁结构局部细节应力时程计算。