铁路__车桥耦合研究方法__文献阅读笔记
《2024年高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究》范文
《高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究》篇一摘要：随着高速铁路的飞速发展，列车—线路—桥梁耦合振动问题成为了工程界和学术界关注的焦点。
本文以高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论为研究对象，探讨了其理论基础、数学模型、数值模拟及实际应用，旨在为高速铁路的安全、平稳、高效运行提供理论支持和技术指导。
一、引言高速铁路作为现代交通的重要组成部分，其安全性和舒适性直接关系到旅客的出行体验和铁路运输的效率。
列车在高速运行过程中，与线路和桥梁的相互作用会产生耦合振动，这种振动不仅影响列车运行的平稳性，还可能对线路和桥梁的结构安全造成威胁。
因此，研究高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及其应用具有重要的现实意义。
二、耦合振动理论基础1. 列车动力学模型列车的动力学模型是研究耦合振动的基础。
通过建立列车各部分（如车体、转向架、轮对等）的力学模型，分析列车在运行过程中的受力情况和运动状态，为后续的耦合振动分析提供依据。
2. 线路动力学模型线路是列车运行的基础，其动力学模型主要考虑轨道几何形状、轨道不平顺、轨道刚度等因素对列车运行的影响。
建立合理的线路动力学模型，有助于分析线路对列车振动的影响。
3. 桥梁动力学模型桥梁作为支撑线路的重要结构，其动力学模型需考虑桥梁的刚度、阻尼、自振频率等因素。
通过建立桥梁动力学模型，可以分析桥梁在列车通过时的振动响应。
三、数学模型与数值模拟1. 建立数学模型基于列车、线路和桥梁的动力学模型，建立列车—线路—桥梁耦合振动的数学模型。
该模型综合考虑了列车运行过程中的各种力和运动状态，以及线路和桥梁的动态响应。
2. 数值模拟与分析利用数值模拟方法，对数学模型进行求解和分析。
通过输入不同的列车运行参数、线路条件、桥梁结构参数等，可以获得列车、线路和桥梁的振动响应数据，进而分析耦合振动的规律和特点。
四、实际应用1. 工程设计与优化通过对列车—线路—桥梁耦合振动理论的研究，可以为高速铁路工程设计和优化提供依据。
《2024年高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究》范文
《高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究》篇一一、引言随着高速铁路的快速发展，列车—线路—桥梁的耦合振动问题已成为该领域研究的重要课题。
这一问题的深入研究不仅对保障列车运行的安全性、平稳性和舒适性具有重要意义，同时也为高速铁路的进一步发展提供了理论支持。
本文将详细探讨高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动的理论及其实用性研究。
二、高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论（一）理论基础高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论主要包括动力学理论、振动传递理论以及系统动力学模型等方面。
在列车运行时，其动力学行为与线路、桥梁的相互作用，形成了一个复杂的动力学系统。
在这个系统中，各组成部分的振动相互影响，形成耦合振动。
（二）系统模型为了更好地研究高速铁路列车—线路—桥梁的耦合振动，需要建立相应的系统模型。
该模型应包括列车、线路和桥梁的动态特性，以及它们之间的相互作用。
通过建立数学模型，可以更深入地了解耦合振动的机理和特性。
三、高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动的应用研究（一）安全性保障通过深入研究高速铁路列车—线路—桥梁的耦合振动理论，可以有效地保障列车的运行安全性。
通过对系统的动态特性进行分析，可以预测可能出现的故障和危险情况，并采取相应的措施进行防范。
（二）平稳性和舒适性提升通过对高速铁路列车—线路—桥梁的耦合振动进行优化，可以提高列车的运行平稳性和乘客的舒适性。
这不仅可以提高乘客的满意度，同时也有助于提高铁路企业的形象和声誉。
（三）工程实践应用在工程实践中，应用高速铁路列车—线路—桥梁的耦合振动理论，可以对实际工程进行指导。
例如，在设计和施工阶段，可以通过该理论对线路和桥梁的布局、结构和材料进行优化选择，以减小振动对列车和乘客的影响。
同时，在运营阶段，可以通过实时监测和分析系统的振动情况，及时发现并处理潜在问题。
四、结论与展望（一）结论本文通过对高速铁路列车—线路—桥梁的耦合振动理论进行研究，探讨了其理论基础、系统模型以及实际应用等方面的内容。
高速铁路简支钢桁梁桥的车桥耦合振动分析
高速铁路简支钢桁梁桥的车桥耦合振动分析高速铁路简支钢桁梁桥的车桥耦合振动分析摘要：高速铁路桥梁作为重要的交通基础设施之一，在车桥耦合振动问题上一直备受关注。
本文以高速铁路简支钢桁梁桥为研究对象，通过模态分析和数值计算探讨了车桥耦合振动现象及其对桥梁结构的影响，旨在为桥梁设计和安全评估提供参考依据。
1. 引言随着高速铁路的迅速发展，桥梁结构在铁路交通中的重要性日益凸显。
车桥耦合振动是高速铁路桥梁设计和运行中的一个重要问题，其影响着桥梁结构的稳定性和安全性。
因此，对车桥耦合振动进行深入研究，对于高速铁路桥梁的设计和运营具有重要的意义。
2. 研究方法本文采用有限元分析方法对高速铁路简支钢桁梁桥的车桥耦合振动问题进行分析。
首先，根据实际工程参数建立桥梁的有限元模型，并进行模态分析获取桥梁的固有频率和振型；然后，将列车载荷作为外荷载加载到桥梁模型上，通过数值计算方法分析车桥耦合振动现象。
3. 桥梁模型建立与模态分析根据高速铁路简支钢桁梁桥的实际参数，采用有限元软件对桥梁模型进行建立和模态分析。
模型中考虑了主梁、横梁、纵梁、支座等部件，并根据实际情况设定了较为真实的边界条件。
通过模态分析，得到了桥梁的前几阶固有频率和相应的振型。
4. 车桥耦合振动计算在桥梁模型基础上，将列车载荷作为外荷载加载到主梁上，并采用数值计算方法计算车桥耦合的振动情况。
在车桥耦合振动计算中，考虑了列车速度、轮轴间距、载荷频率等参数，并通过分析列车轮对对桥梁的作用力，计算桥梁的振动响应。
通过对不同速度下的车桥耦合振动进行分析，探讨了车桥耦合对桥梁结构的影响。
5. 结果与讨论通过模态分析和车桥耦合振动计算，得到了高速铁路简支钢桁梁桥的固有频率、振型和车桥耦合振动响应。
结果表明，车桥耦合振动会导致桥梁产生较大的动应力和挠度，从而对桥梁的结构稳定性和安全性产生较大影响。
此外，车桥耦合振动的频率也与桥梁自身的固有频率有关，需要在设计中充分考虑。
铁路混凝土斜拉桥车桥耦合振动分析
高速列 车 ， “ ２ （ 动 ＋拖 ＋动 ＋动 ＋动 ＋动 ＋拖 ＋动 ） ” ， 分
别计算 了高 速列车 以速 度 ２ ５ ０ 、 ２ ７ ５ 、 ３ ０ ０ 、 ３ ２ ５ 、 ３ ５ ０ 、 ３ ７ ５ 、 ４ ０ ０、
４ ２ ０ ｋ ｍ ／ ｈ通过该桥时 的车桥耦合空 间响应 ， 包 括桥梁的竖向 位移与横 向振 幅、 车辆竖向横向加速度 、 轮对最大横 向力 、 轮
８ ９
１ ０
１ ． ２ ８ ６ ６ １ ． ３ １ ２ ２
１ ． ４ ４ Ｏ ９
塔横弯 塔横弯
主梁 反 对 称 竖 弯 ＋塔 纵 弯
从表 １ 可 以看 出 ， 由于该 桥是混 凝土 箱梁斜 拉桥 ， 该 桥
的横 向刚度较大 。而桥塔 高达到 １ ２ １ ｍ， 虽 两个桥 塔纵 向均 设 固定支座 ， 纵向刚度 仍然较小 。故 结构 的 自振模态首 先表
对脱轨 系数 、 轮重减 载率 。表 ２为桥 梁振 动响应 计算 结果 ， 表 ３为动车 、 拖 车振动 响应计算结果 。
动响应 求 出。进 一 步 可 以 计 算 出列 车 脱 轨 系数 、 斯 佩 林 （ Ｓ ｐ ｅ ｒ ｌ ｉ ｎ ｇ ） 舒 适性 指标 等 ， 详细的演引过程 ， 请见文献 ［ ２ ］ 。
现为主梁竖弯 ＋纵飘 ， 而第 二阶振 型才表现为 主梁及塔 对称 横弯 。
建模时 ， 首先求 出结 构 自由振 动的频 率和振 型 ， 然后利 用振 型 的正交性 ， 把 互相藕联 的数 百个节 点运 动方程解 藕 ， 使其
转化为互相独立 的模态方程 。 而根据 １ ． ２条的假定 ２ ７个 自由度 的车辆系统可 以直接 建立车辆 系统 动力 方程 。将 车辆 方 程 、 桥梁 方 程组 合在 一
《2024年高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究》范文
《高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究》篇一摘要：随着高速铁路的飞速发展，列车、线路、桥梁三者之间的耦合振动问题成为亟待解决的重大问题。
本文旨在深入探讨高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动的基本理论，分析其影响因素，并探讨其在实际工程中的应用。
本文首先概述了国内外研究现状，接着详细介绍了耦合振动的基本理论，并通过实例分析验证了理论的正确性，最后总结了该理论的应用价值与前景。
一、引言随着科技的进步和国民经济的持续发展，高速铁路已经成为我国交通运输的重要方式之一。
高速铁路的运行不仅需要高效的列车技术，还要求有良好的线路和桥梁设施作为支撑。
然而，随着列车运行速度的不断提高，列车、线路、桥梁三者之间的耦合振动问题日益凸显，这不仅影响着列车运行的安全性和平稳性，也对线路和桥梁的使用寿命造成了威胁。
因此，对高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、国内外研究现状近年来，国内外学者对高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动问题进行了大量的研究。
国内研究主要侧重于通过实验研究和数值模拟分析的方法来探索三者之间的耦合规律；国外研究则更注重理论建模和工程实际应用的研究。
随着计算机技术的发展和大型计算模拟软件的出现，这一领域的研究取得了显著的进展。
三、高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动基本理论（一）基本原理高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动是一个复杂的动力学问题，涉及到列车动力学、线路动力学和桥梁动力学等多个方面。
其基本原理是通过建立数学模型来描述列车在运行过程中与线路和桥梁之间的相互作用关系，从而揭示其耦合振动的规律。
（二）理论模型为了研究这一耦合振动问题，需要建立相应的理论模型。
目前常用的模型包括多刚体动力学模型、连续弹性体模型以及多刚体与连续弹性体相结合的混合模型等。
这些模型可以根据实际需求和研究目的进行选择和调整。
四、影响因素分析（一）列车因素列车的运行速度、轴重、编组等因素都会对耦合振动产生影响。
列车风与自然风联合作用下的车—桥耦合振动分析
列车风与自然风联合作用下的车—桥耦合振动分析一、本文概述Overview of this article随着高速铁路和大型桥梁的快速发展，列车风与自然风联合作用下的车-桥耦合振动问题日益凸显，其研究具有重要的理论和实际意义。
本文旨在深入分析列车风与自然风联合作用下的车-桥耦合振动现象，探究其振动特性和影响因素，为高速铁路和桥梁的安全运营提供理论支撑和技术指导。
With the rapid development of high-speed railways and large bridges, the coupled vibration problem of train bridge under the combined action of train wind and natural wind is becoming increasingly prominent, and its research has important theoretical and practical significance. This article aims to deeply analyze the coupling vibration phenomenon of train bridge under the combined action of train wind and natural wind, explore its vibration characteristics and influencing factors, and provide theoretical support and technical guidance for thesafe operation of high-speed railways and bridges.本文首先介绍了列车风与自然风联合作用下的车-桥耦合振动研究的背景和意义，阐述了国内外在该领域的研究现状和发展趋势。
大跨度铁路斜拉桥车桥耦合振动分析
大跨度铁路斜拉桥车桥耦合振动分析
凌胜春
【期刊名称】《公路工程》
【年(卷),期】2014(000)006
【摘要】以某主跨432 m 铁路斜拉桥为例，运用桥梁结构动力学与车辆动力学，将桥上通行列车和桥梁视为联合动力体系，建立精细的列车与大跨度铁路斜拉桥的车桥耦合动力分析模型，计算与分析了该桥列车通过时的桥梁动力响应和列车走行性，计算结果表明：当国产 C62货车和 CRH2客车以不同的速度通过斜拉桥时，车辆、桥梁的动力响应均能达标，列车具有良好的走行性，该斜拉桥具有足够的横向、竖向刚度。
研究结果为大跨度铁路斜拉桥的动力设计提供了理论依据。
【总页数】5页(P34-37,72)
【作者】凌胜春
【作者单位】湖南省交通规划勘察设计院，湖南长沙 410008
【正文语种】中文
【中图分类】U448.27
【相关文献】
1.大跨度公路城轨两用斜拉桥车桥耦合振动分析 [J], 陈代海;刘胤虎;李整
2.大跨度公路斜拉桥车桥耦合振动竖向响应分析 [J], 李武生;王贵春;陈卫丽;张校卫
3.考虑桥面初始变形的大跨度斜拉桥车桥耦合振动分析 [J], 孙洪斌
4.大跨度斜拉桥车桥耦合振动响应的影响分析 [J], 黄志和;张天天;罗苑
5.大跨度铁路斜拉桥车桥耦合振动非线性分析 [J], 王贵春;潘家英;张欣
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高速铁路车辆—道岔—桥梁耦合振动理论及应用研究
高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动理论及应用研究
在高速铁路系统中，车辆、道岔和桥梁是三个重要的组成部分。车辆是铁路 运输的载体，道岔是车辆转换轨道的设备，而桥梁则是跨越障碍物的结构。在实 际运行中，这三个部分的耦合振动会直接影响高速铁路的运行安全和乘坐舒适度。 因此，开展高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动的研究具有重要意义。
高速铁路车辆—道岔—桥梁耦 合振动理论及应用研究
高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合 振动理论及应用研究
高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动理论及应用研究
随着高速铁路的快速发展，车辆、道岔和桥梁的耦合振动问题越来越受到。 本次演示将围绕高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动理论及应用研究展开讨论， 旨在深入探讨这一领域的理论模型和分析方法，提出相应的应用研究方向。
未来发展趋势和展望
总之，高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动理论及应用研究是涉及多个领域 的综合性研究课题，具有很高的实际应用价值和理论研究意义。通过深入研究和 不断创新，有望为高速铁路的可持续发展提供重要支撑和保障。
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高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合 振动理论研究现状和不足
高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动理论研究现状和不足
目前，国内外学者已经对高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动进行了大量研 究，取得了一定的成果。主要研究方向包括耦合振动的数值模拟、优化设计和监 测诊断等。然而，仍存在一些不足之处，如缺乏对复杂环境下耦合振动的全面认 识，以及现有研究方法的局限性等。因此，需要进一步深入研究高速铁路车辆、 道岔和桥梁耦合振动理论及工程应用。
高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动理论研究现状和不足
高速铁路车辆运行状态监测及故障诊断是保证高速铁路安全运营的重要手段。 通过实时监测车辆的运行状态，可以及时发现并解决潜在的安全隐患。同时，对 故障进行诊断和预警，可以避免事故的发生，提高运营效率。在监测和诊断过程 中，可以利用物联网、大数据和人工智能等技术，建立一个全面的监测体系，实 现对车辆、道岔和桥梁状态的实时监控和智能分析。
《2024年高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究》范文
《高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究》篇一摘要：本文针对高速铁路列车—线路—桥梁的耦合振动问题，首先概述了国内外研究现状，并着重阐述了耦合振动理论的基本原理和数学模型。
接着，通过理论分析和实验研究相结合的方法，深入探讨了列车、线路和桥梁之间的相互作用关系及其对系统振动特性的影响。
最后，本文还探讨了该理论在高速铁路工程实践中的应用，并提出了相应的优化措施。
一、引言随着高速铁路的快速发展，列车—线路—桥梁的耦合振动问题逐渐成为研究的热点。
列车的高速运行不仅对线路和桥梁提出了更高的要求，同时也带来了新的振动问题。
因此，研究高速铁路列车—线路—桥梁的耦合振动理论及其应用，对于保障高速铁路的安全、平稳、舒适运行具有重要意义。
二、国内外研究现状近年来，国内外学者在高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动方面进行了大量的研究。
研究内容主要涉及振动理论、数学模型、实验研究和工程应用等方面。
目前，国内外的研究主要集中在以下几个方面：一是列车—线路耦合振动的研究；二是线路—桥梁耦合振动的研究；三是列车—线路—桥梁整体耦合振动的研究。
三、耦合振动理论的基本原理和数学模型（一）基本原理高速铁路列车—线路—桥梁的耦合振动是一个复杂的动力学问题，涉及到列车、线路和桥梁的相互作用关系。
在列车运行时，由于轨道不平顺、桥梁的刚度变化等因素，会产生一定的振动。
这些振动会通过线路和桥梁传递到列车上，影响列车的运行稳定性和乘坐舒适性。
因此，研究列车—线路—桥梁的耦合振动，需要从动力学角度出发，分析各部分之间的相互作用关系。
（二）数学模型为了描述列车—线路—桥梁的耦合振动特性，需要建立相应的数学模型。
目前，常用的数学模型包括有限元模型、离散元模型和连续介质模型等。
这些模型可以根据实际需要选择合适的类型和精度，用于描述列车、线路和桥梁的振动特性和相互作用关系。
四、理论分析和实验研究（一）理论分析通过理论分析，可以深入探讨列车、线路和桥梁之间的相互作用关系及其对系统振动特性的影响。
车—路耦合条件下高速铁路路基及桥路过渡段结构系统动力分析
车—路耦合条件下高速铁路路基及桥路过渡段结构系统动力分析车—路耦合条件下高速铁路路基及桥路过渡段结构系统动力分析摘要：近年来，随着高速铁路的快速发展，对于路基及桥路过渡段结构的动力分析研究也越来越受到关注。
本文通过数值模拟的方式，研究了车—路耦合条件下高速铁路路基及桥路过渡段结构的动力响应特性。
研究结果表明，车—路耦合对路基及桥路过渡段结构动力响应具有显著影响，应引起重视。
此外，文章还结合实际工程案例，并对未来研究进行了展望。
1. 引言高速铁路是现代交通领域的重要组成部分，它具有运输能力大、运行速度快、运行安全可靠等优势。
对于高速铁路的设计和建设，路基及桥路过渡段结构是其中十分重要的组成部分。
在实际运行过程中，铁路车辆与轨道之间以及桥梁与路基之间存在耦合作用，这种耦合作用对路基及过渡段结构的动力特性产生相当大的影响。
因此，深入研究车—路耦合条件下高速铁路路基及桥路过渡段结构的动力响应特性，对于铁路建设和运行具有重要现实意义。
2. 研究方法本文采用数值模拟的方法进行研究。
首先，根据实际工程案例，建立了高速铁路路基及桥路过渡段结构的有限元模型。
接下来，采用ANSYS软件对建立的模型进行了静态和动态分析，得到了路基及过渡段结构的应力和位移等动力响应数据。
然后，结合车辆—轨道系统动力学模型，考虑了铁路车辆与轨道之间的相互作用，得到了车—路耦合条件下的动力响应数据。
3. 研究结果通过对高速铁路路基及桥路过渡段结构的计算和分析，得出了以下结论：（1）车—路耦合对路基及过渡段结构的动力响应具有显著影响，尤其是在高速列车通过时。
（2）车辆质量、速度和车轴频率等因素对路基动力响应产生明显影响。
（3）路基动力响应随着车辆行驶距离的增加而逐渐减小，说明路基的动力特性随着时间的推移而逐渐稳定。
（4）过渡段结构的动力响应受到车辆与桥梁的相互作用及桥梁自身固有频率等因素的影响。
4. 实际工程案例本研究还结合具体的工程案例进行了分析。
高速铁路列车-线路-桥梁耦合振动及列车走行性研究
高速铁路列车-线路-桥梁耦合振动及列车走行性研究
高芒芒
【期刊名称】《中国铁道科学》
【年(卷),期】2002(023)002
【摘要】@@ 高速铁路上桥梁结构的大量应用使得有必要综合考虑列车-线路-桥梁间的共同作用,形成包括机车车辆系统、轨道系统和桥梁结构的一个总体大系统,并将轮轨相互作用作为连接机车车辆系统和线路-桥梁系统的"纽带",进行车-线-桥耦合动力学的研究.
【总页数】4页(P135-138)
【作者】高芒芒
【作者单位】铁道科学研究院,铁建所,北京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】U441.7
【相关文献】
1.高速铁路列车—基床空间耦合振动响应分析 [J], 李绍瑞
2.地震作用下高速铁路列车—无砟轨道—桥梁系统动力响应及列车走行安全研究[J], 陈令坤;蒋丽忠
3.基于网状线路的京沪高速铁路列车运行图编制理论的研究 [J], 马建军;胡思继
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5.既有时速350km高速铁路运营时速400km常规跨度桥梁列车走行性研究 [J], 罗绛豪;郭向荣;许三平;张玲
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铁路简支梁桥车桥耦合动力仿真分析
铁路简支梁桥车桥耦合动力仿真分析臧程【摘要】本文针对新建铁路兰州至重庆线的苦河大桥采用32 m 和40 m 简支梁结构形式，拟分析其动力特性，以便解决桥梁结构的安全性和舒适性指标判断，为营运实际状态提供参考。
利用 MIDAS ／Civil 建立全桥空间有限元模型，计算了其空间自振特性，分析了其在 CRH2－B 动车组和 C96货车作用下的车桥耦合振动情况，通过研究发现：（1）32 m 简支梁梁部一阶竖弯频率2．98 Hz、一阶横弯频率5．11 Hz；40 m 简支梁梁部一阶竖弯频率2．22 Hz，一阶横弯频率4．23 Hz；（2）当 CRH2－B 动车组以80～160 km／h、C96货车以60～100 km／h通过时，简支梁跨中的竖向横向位移和振动加速度满足限值要求，其振动性能良好，列车行车安全性和运行平稳性指标达到“优”。
%Kuhe Bridge on newly built railway line from Lanzhou to Chongqing adopts 32 m and 40 m simply supported beam structure.In the paper,the dynamic characteristics are analyzed in order to solve the bridge structure safety and comfort index judgment,provide a reference for the actual operation ing software of MIDAS /Civil to establish finite element model of the whole bridge,calculate the spatial self vibration characteristics and analyze the situation of the vehicle-bridge coupling vibration under the action of CRH2 -B EMU and C96 truck.Conclusions obtained through research:(1)First-order vertical bending frequency of 32 m is 2.98 Hz and transverse bending frequency is 5.11 Hz;first-order vertical bending frequency and transverse bending frequency of 40 m simply supported girder section are 2.22 Hz and 4.23 Hz;(2)when CRH2 -B EMU passing through with the speedof 80 ~160 km /h and C96 freight car passing through with the speed of 60 ~100 km /h,the vertical and transverse displacement vibration acceleration of the simple supported beam can meet the requirements of the limit value with good vibration performance,the safety and running stability index of the train is excellent.【期刊名称】《高速铁路技术》【年(卷),期】2016(007)005【总页数】6页(P47-52)【关键词】有限元;简支梁桥;车桥耦合;动力仿真分析【作者】臧程【作者单位】中铁十九局集团第三工程有限公司，沈阳 110136【正文语种】中文【中图分类】U441+.3我国是一个桥梁大国，新建和已建桥梁众多。
车桥耦合动力分析方法及验证
Engineering 2 (2016) xxx–xxxResearchRail Transit—Article车桥耦合动力分析方法及验证张楠*，田园，夏禾School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, Chinaa r t i c l e i n f o摘要Article history:Received 5 May 2016Revised 25 May 2016Accepted 26 November 2016Available online 13 December 2016本文系统研究了车桥耦合动力系统的分析方法。
随着铁路技术的发展，车桥耦合动力分析日臻成熟，此类研究对评判桥梁设计方案、确保列车运行的安全性与平稳性具有重要意义。
车桥耦合动力研究中考虑轨道不平顺、结构变形、风荷载、撞击荷载、结构损伤、基础冲刷和地震等因素的影响，其研究方法主要包括解析法、数值模拟法以及试验研究法三类。
本文的车辆子系统模型以刚体动力学方法建立，桥梁子系统模型以有限元方法建立，竖向与横向轮轨关系分别以轮轨密贴假定和Kalker 线性蠕滑理论定义。
车桥耦合动力方程以全过程迭代法求解。
算例讨论了CRH380BL 高速列车通过我国标准设计桥梁的动力响应，计算了车速200~400 km·h –1范围内车辆与桥梁子系统的动力响应，并分析了振动发生的机理。
© 2016 THE AUTHORS. Published by Elsevier LTD on behalf of Chinese Academy of Engineering and Higher Education Press Limited Company. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license(/licenses/by-nc-nd/4.0/).关键词车桥耦合系统轮轨关系全过程迭代法现场试验验证1. 概述1.1. 车桥耦合动力分析的研究背景随着行车速度的提高、荷载的加大，桥梁结构的动力问题日益突出，列车过桥时由于桥梁振动导致的结构安全性、动力承载力和使用可靠性等正在成为人们广泛关注的重要问题。
大跨度铁路悬索桥风-车-桥耦合动力分析
认为横 向轮轨相互作用力为车辆一系悬挂力与轮对 横 向惯 性力 之 和［ １ ］ 。此假 定 在 轮 轨 相对 位 移 与 轨 道不平顺大致为同一数量级时，具有相当好的精确
性 ，并 被广泛 采用 。但 在桥梁 横摆 运动显 著 ，尤其 是风致 １ ～１ Ｏ Ｈｚ 频 段横 摆 运 动显 著 的 条件 下 ，相
近年 来 ，作为 大跨度 桥梁 的 主要结构 形式 之一 的悬 索桥 日益 得到 桥梁设 计者 的广 泛重视 。此 种桥
些桥梁刚度相对较大 ，因此在表 征横 向轮轨关系
时 ，可 采用通 常 的轮轨 密贴假 定或 蛇形波 假定 ，即
梁跨越能力强 、受力明确、外形美观 ， 具有独特的
优 点 ，因此在 公路 桥梁领 域 已得到 广泛 的应用 。然
关键词 ：悬索桥 ；风一 车一桥耦合 ； 动力响应 ；迭代算法 ；轮轨相互作 用 ；风荷 载；行车安全 ；数值模拟
中 图分 类 号 ：Ｕ４ ４ ８ ． ２ ５ ：Ｕ２ １ １ ． ５ 文 献标 识 码 ：Ａ ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ４ ６ ３ ２ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ ３
收稿 日 期 ：２ ０ １ ３ － ０ １ — ２ ０ ；修订 日 期 ：２ ０ １ ３ — ０ ５ — ２ ０
在悬索桥风一车～桥 问题时程积 分的求解上 ， 存在着较为明显的矛盾 ：一方面轮轨间相互作用力
具有明显的高频成分 ，为满足轮轨相互作用的计算
基金项 目：国家 自然科学基金 资助项 目 （ ５ １ １ ７ ８ ０ ２ ５ ） ；国家重点基础研究发展计划项 目 （ ２ Ｏ １ ３ Ｃ Ｂ Ｏ ３ ６ ２ Ｏ ３ ） 作者简介 ：张 敏 （ １ ９ ６ ６ 一） ，男 ，江苏南通人 ，教授级高工 。
探讨城际轨道交通加劲钢桁梁桥的车桥耦合
探讨城际轨道交通加劲钢桁梁桥的车桥耦合1 概述近年来，随着铁路车辆行车速度不断提高，使得车辆与结构动力相互作用这一话题日益得到广泛的关注。
列车-桥梁空间耦合振动分析模型是由车辆计算模型、桥梁计算模型按一定的轮轨运动关系联系起来而组成的系统，车桥耦合的研究是运用车辆动力学与桥梁结构动力学的研究方法，将车辆与桥梁看作一個联合动力体系。
检算桥梁的自振频率、跨中竖向与横向动位移、跨中竖向与横向加速度、墩顶横向位移与加速度；检算机车车辆的安全性和舒适度指标，包括脱轨系数、轮重减载率、竖横向加速度及Sperling舒适度指标。
评价桥梁的动力性能以及列车运行安全性与舒适性，为梁桥的设计提供参考依据。
列车-桥梁空间耦合振动分析模型是由车辆计算模型、桥梁计算模型按一定的轮轨运动关系联系起来而组成的系统，按照振动的相关方法来进行计算。
2 项目概况及桥梁分析模型的建立东江南特大桥位于穗莞深城际轨道交通洪梅至深圳机场段，该桥主桥为（143+264+143）m加劲钢桁连续梁，最高设计速度140km/h，二期恒载106.0kN/m。
该桥主桁为“N”字型，由上弦杆、下弦杆、加劲弦和腹杆组成，加劲弦高36m。
两片主桁的横向中心距（桁宽）13m，桁高18m，主桥跨度布置为（143+264+143）m。
主梁采用加劲钢桁梁，两片主桁的横向中心距（桁宽）13m，平行弦桁架高18m。
加劲弦部分呈悬索状，最高36m，全桥除边墩、中墩部分斜腹杆设置桥门架外。
桥面采用正交异性板钢桥面，主桁中心距13m，线间距 4.2m，道碴槽（内到内）7.9m，钢桁梁：主桁下弦、上弦、加劲弦采用Q370qE钢；桁腹杆和吊杆截面编号为14、17、18、25、27～32者采用Q370qE钢，其余采用Q345qD钢；桥面系、平联、横联等采用Q345qD钢。
分别采用软件MIDAS和桥梁结构动力分析软件BDAP，来建立穗莞深城际轨道交通东江南特大桥主桥加劲钢桁梁方案的动力分析模型。
铁路车辆-桥梁耦合系统动力学与控制问题研究思路
铁路车辆-桥梁耦合系统动力学与控制问题研究思路作者：曹志峰宣言王澜来源：《科技创新导报》2011年第07期摘要:如今传统车辆-桥梁耦合系统动力学理论已日臻完善,理论分析已能在一定程度上代替试验工作,从而可以节省大量的人力、物力。
但随着科技发展,机电技术正逐渐应用于现代车辆悬挂系统的设计中。
目前悬挂系统已从传统的被动悬挂发展到了主动悬挂阶段,悬挂是影响车辆动力性能的关键部件,而车辆动力性能直接关系到了桥梁的动力性能,如何评估主动悬挂技术的采用对车辆-桥梁耦合系统动力性能的影响,成为车辆与桥梁动力相互作用研究需要面对的问题,也即是车辆-桥梁耦合系统动力学与控制问题,针对如何解决该问题本文提出了切实可行的研究思路。
关键词:车辆桥梁动力学控制研究思路中图分类号:U463 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(a)-0253-021 引言车辆在桥梁结构上运行时,车辆与桥梁结构之间会发生动力相互作用,随着桥梁结构跨度的不断增大,车辆速度的持续提高这种动力相互作用愈发明显也因此愈发引起重视,这也推动了车辆与桥梁结构动力相互作用研究长足的发展,并已有一系列影响深远的相关专著出版[1～5]。
如今传统车辆-桥梁耦合系统动力学理论已日臻完善,理论分析已能在一定程度上代替试验工作,从而可以节省大量的人力、物力。
但随着科技发展,机电技术正逐渐应用于现代车辆悬挂系统的设计中。
目前悬挂系统已从传统的被动悬挂发展到了主动悬挂阶段,悬挂是影响车辆动力性能的关键部件,而车辆动力性能直接关系到了桥梁结构的动力性能,如何评估主动悬挂技术的采用对车辆-桥梁耦合系统动力性能的影响,成为车辆与桥梁动力相互作用研究需要面对的问题,也即是铁路车桥耦合系统动力学与控制问题。
目前关于这一问题的研究还未充分展开,下面介绍针对如何解决该问题,本文所采用的研究思路。
2 研究思路由于车辆-桥梁耦合系统的复杂性,在进行车辆-桥梁耦合系统动力学与控制问题的研究时理论求解十分困难,必须借助计算机仿真手段进行数值求解。
考虑徐变影响的车—线—桥耦合有限元分析
考虑徐变影响的车—线—桥耦合有限元分析近年来由于道路交通网络不断发展，高速公路日益增多，车辆由空气动力主导向输电动力主导的转变已经逐步形成，同时，对车辆和桥梁安全性能的要求也越来越高。
此，对桥梁的耦合力学问题的研究受到越来越多的关注。
在许多耦合力学问题中，桥梁-线路-车辆耦合力学研究受到国内外学者的广泛重视。
桥梁-线路-车辆耦合力学分析是一种复杂的耦合系统，它考虑了多种力学系统之间的耦合作用，包括桥梁-车辆力学耦合作用、桥梁-线路力学耦合作用、车辆-线路力学耦合作用等。
其中，桥梁主要考虑自重、静倾斜荷载、Joukowski摩擦载荷和外力荷载，车辆考虑静动力扭转荷载和外力荷载，线路考虑静动力扭转荷载和外力荷载，所有荷载均考虑徐变效应。
徐变效应在桥梁-线路-车辆耦合力学分析中起着重要的作用，当车辆经过桥梁时，车辆位移和速度不断变化，造成桥梁和线路的力学运动，使桥梁和线路受到了不断变化的力学荷载。
因此，必须考虑桥梁-线路-车辆耦合力学分析中徐变效应。
有限元法可用于桥梁-线路-车辆耦合力学分析中徐变效应的计算。
有限元法是一种结构有限元分析技术，通过建立有限元单元，可以模拟实际空间的问题，并将复杂的力学系统划分为一系列的单元。
此外，有限元法也能有效地解决复杂的接触问题，如汽车穿桥时碰撞桥梁支座和车轮与铁路接触，以及桥梁结构之间的相互接触问题。
桥梁-线路-车辆耦合力学分析中，有限元法能够在考虑徐变的情况下，通过细分空间和设计有限元单元，有效地获取桥梁-线路-车辆耦合系统的动力学特性。
这些特性包括桥梁的动力响应，桥梁的屈曲变形、应力变形和剪力变形，以及桥梁结构的振动特性。
此外，有限元法还能有效地分析桥梁-线路-车辆耦合力学分析中徐变效应引起的桥梁结构荷载分配和支撑点处的力学响应。
有限元法还可以模拟实际空间中的线路荷载，并将在桥梁结构上产生的各种荷载和桥梁的动力变形进行有效的耦合分析，以获得桥梁结构的实时响应。
高速列车轨道结构与车辆耦合动力分析研究
高速列车轨道结构与车辆耦合动力分析研究引言：高速列车交通作为现代化城市运输的重要组成部分，在提高出行效率和改善人们生活品质方面起到了至关重要的作用。
在高速列车运行过程中，轨道结构与车辆之间的相互作用对列车运行的安全性、舒适性和能效性起着重要影响。
因此，对高速列车轨道结构与车辆耦合动力的研究具有重要意义。
1. 轨道结构的特点及对列车耦合动力的影响高速列车轨道是列车运行的基础设施，其结构特点对列车运行产生重要影响。
在高速列车运行时，轨道结构主要具有以下特点：1）高刚度和高强度：为了抵抗列车的重量和动态载荷，轨道结构通常采用高刚度和高强度的材料和设计，以确保轨道在列车运行过程中保持良好的稳定性。
2）平直度和垂直性：为了保证列车运行的稳定性和舒适性，轨道的平直度和垂直性要求较高，以减小列车的晃动和噪音。
3）动态响应特性：由于列车运行过程中存在弓位变化、路面不平等等因素，轨道结构的动态响应特性对列车的振动和舒适性具有重要影响。
轨道结构的特点将直接影响列车的耦合动力，包括纵向和横向动力。
纵向动力主要包括列车的加速度、制动力和牵引力等，而横向动力则包括列车的侧向力和横向加速度等。
通过对轨道结构和列车之间的耦合动力进行研究，可以更好地了解列车运行过程中的动力特性，为提高列车运行的安全性和舒适性提供理论依据。
2. 轨道结构与车辆耦合动力的分析方法在对高速列车轨道结构与车辆耦合动力进行分析研究时，需要采用适当的分析方法。
目前较为常用的方法包括数值模拟和实验测试两种。
数值模拟方法通过建立轨道结构和车辆的数学模型，并采用相应的数学模型解算方法，模拟列车在轨道上的运行过程，分析列车在不同运行状态下的耦合动力特性。
数值模拟方法主要适用于探究不同条件下列车运行的动力特性、参数优化和轨道设计等方面的研究。
实验测试方法则通过搭建实验平台，在真实的条件下对列车和轨道结构进行测试，测量列车在运行过程中的动力特性。
实验测试方法主要适用于验证数值模拟结果、研究列车和轨道结构的耦合动力特性、评估列车的运行安全性和舒适性等方面的研究。
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铁路 车桥耦合研究方法 文献阅读笔记铁路是人类发明的首项公共交通工具，在十九世纪初期便在英国出现。
直至二十世纪初发明汽车，铁路一向是陆上运输的主力。
二次大战以后，汽车技术得到改进，高速公路亦大量建成，加上民航的普及，使铁路运输慢慢走向下坡。
特别在美国，政府的投资主要放在公路的建设上，不少城市内的公共交通曾一度被遗弃。
高速铁路（简称高铁），是指通过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使最高营运速率达到不小于每小时200公里，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时至少250公里的铁路系统。
高速铁路除了在列车在营运达到一定速度标准外，车辆、路轨、操作都需要配合提升。
铁路作为国民经济的大动脉、国家重要基础设施和大众化交通工具，在我国经济社会发展中具有十分重要的作用。
随着经济的快速发展，特别是改革开放以来，我国各个层面的人员交流与货物运输空前繁荣。
作为我国主要运输方式，铁路的改造变革势在必行。
我国的高速铁路就是在这一大背景下发展起来的现代高速铁路具有载客量高、输送力强、速度较快、正点率高等特点高速铁路设计中对路线的相关参数要求比一般铁路要严格得多。
高速铁路与普通铁路相比，曲线半径较大，坡度较小，且需要在全封闭状态下行车。
党的十六大以来，铁路运输生产力快速发展，改革不断深化，运输效率和效益显著提高。
但铁路运输能力紧张问题仍然很突出，严重不适应经济社会发展的需要，铁路网规模的扩张严重滞后于国民经济发展的速度。
1978年至2007年，中国GDP由 3645亿元增加到24.95万亿元，增长了67.5倍，年均实际增长9.8%。
1978年至2007年，中国工业一直保持快速增长，主要工业产品产量迅速增加，煤炭增长了3.1倍，粗钢增长了14.4倍，石油增长了79.1%，发电量增长了11.8倍，水泥增长了19.9倍，化肥增长了5.7倍。
改革开放30年来，铁路虽然也取得了长足进步，但与国民经济持续快速增长相比，发展是滞后的。
1978年到2007年，全国铁路营业里程从5.17万公里增长到 7.8万公里，增长50.9%，年均仅增长1.4%。
在我国现有的高速铁路中，桥梁所占比例非常大。
其中广珠城际铁路桥梁比例为94%，京津城际铁路桥梁占线路长度的88%，京沪高速铁路桥梁占线路总长的80%，总体来看我国高铁总里程中桥梁占线路总长超过50%。
基本特点1、高速铁路非常平顺，以保证行车安全和舒适性，高速铁路都是无缝钢轨，而且时速300公里以上的高速铁路采用的是无砟轨道，就是没有石子的整体式道床来保证平顺性。
2、高速铁路的弯道少，弯道半径大，道岔都是可动心高速道岔。
3、大量采用高架桥梁和隧道。
来保证平顺性和缩短距离。
4、高速铁路的接触网，就是火车顶上的电线的悬挂方式也与普通铁路不同，来保证高速动车组的接触稳定和耐久性。
5、高速铁路的信号控制系统比普通铁路高级，因为发车密度大，车速快，安全性一定要高。
大跨度铁路桥梁车桥空间耦合振动研究 大跨度铁路桥梁车桥动力响应理论分析及试验研究 铁路桥梁在列车荷载作用下的动力分析 车桥耦合振动方程的分组迭代求解采用空间单元和杆单元的有限元模型来模拟桥梁，车辆模型具有27个自由度，轮轨横向力采用简化的轮轨接触理论，并考虑轨道不平顺的影响，通过轮轨间的位移关系将桥梁的动力学方程与车辆的运动方程联系起来，分析了大跨度铁路桥梁车桥空间耦合振动，并采用分组迭代求解车桥空间振动相互作用的弱耦合特性，且系统分析了铁路桥梁在列车荷载作用下的动力响应轨道梁参数对磁浮车—高架桥垂向耦合动力响应的影响研究建立了梁、壳单元两种的轨道板模型对车桥垂直方向动力耦合的进行了深入研究车‐线‐桥耦合振动及列车走行性 高芒芒轨道不平顺导致的车桥耦合振动分析分析了车桥耦合中的轨道不平顺因素的影响 桥梁响应主要随车速及不平顺样本函数的不同而变化轨道不平顺导致的车桥耦合振动分析采用23个自由度的车辆模型，假定钢轨与车轮始终保持接触，采用分离的车辆、桥梁运动微分方程高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究耦合机车车辆、轨道及桥梁作为一个大系统，研究高速行车条件下轨道及桥梁结构的动力特性Railway‐bridge impact: simplified train and bridge model将机车车辆简化为由车体、前后转向架、各轮对等部件组成，各部件看成刚体，通过弹簧与阻尼联系起来，建立了复杂的车辆模型来分析铁路车桥系统的振动响应问题Vertical and lateral dynamic response of railway bridges due to nonlinear vehicles and track irregularities建立了21个自由度的车辆模型：轮对具有横摆和摇头两个自由度，车体可以模拟浮沉、点头、横摆、摇头、侧滚运动Unsprung wheel‐beam interactions using modal and finite element models定义轮轨接触单元 模拟分析弹簧轮与轨道之间的动力响应 计算了轨道不平顺下的车桥响应情况 无弹簧质量与桥梁之间的相互作用。
目前各国高速铁路几乎都能满足最小行车间隔时间4分钟及其以下（日本可达3分钟）的要求，扣除维修时间4小时，则每天可开行的旅客列车约为280对；如每列车平均乘坐800人，年均单向输送能力将达到82000万人；如果采用双联列车或改用双层客车，载客高达1.65亿人。
4车道高速公路客运专线，单向每小时可通过小轿车1250辆，全天工作20h，可通过25000辆。
如大轿车占20%，每平均乘坐40人；小轿车占80%，每车乘坐2人，年均单向输送能力为8760万人。
航空运输主要受机场容量限制，如一条专用跑道的年起降能力为12万架次，采用大型客机的单向输送能力只能达到1500万～1800万人。
《“十二五”综合交通运输体系发展规划》提出，到2015年中国快速铁路营业里程达4.5万公里，五年增长率达438.4%。
由此可见未来五年铁路建设仍将是中国交通运输体系建设的重头戏。
根据《规划》，“十二五”中国铁道建设要完成贯通北京至哈尔滨（大连）、北京至上海、上海至深圳、北京至深圳、青岛至太原、徐州至兰州、上海至成都、上海至昆明等“四纵四横”客运专线。
同时，建设北京至呼和浩特、张家口经西安至成都、成都经贵阳至广州、合肥至福州、南京至杭州、合肥至蚌埠、吉林至珲春、沈阳至丹东、哈尔滨至佳木斯、南宁至北京等客运专线辅助线、延伸线和联络线，扩大快速客运覆盖范围、快速铁路营业里程达4.5万公里，连接全国省会城市、基本覆盖50万以上人口城市。
随着高铁建设的全面启动，高铁土建工程及高铁设备需求将大规模增长，高铁行业整个产业链将受益。
Jeffcott关于动载荷作用下梁的振动的研究 把车辆简化为一移动的载荷,即当作一个移动常量力来考虑而忽略其惯性当车辆的质量相对桥梁结构非常小且桥面平整度较好时,这样的简化研究方法还是很实用和简便的Blejwas当车辆的惯性不可以忽略时,就需要使用改进的模型,于是就提出了移动质量模型在反映车桥耦合性质上仍然是不完善的Vibration reduction of high‐speed railway bridges by adding size‐adjusted vehicles通过增加可调整大小的车厢来消减车桥振动Dynamic behavior of long‐span box girder bridges subjected to moving loads: Numerical analysis and experimental verification三维离散模型 当列车速度超过250km/h时，考虑轨道作用则结构的振动幅度会有所减弱Dominant frequencies of train‐induced vibrations刹车与加速情况下的车桥相互作用问题Dynamics of Railway Bridges推到从简单的移动力、移动质量模型到包括转向架在内且考虑了弹簧阻尼器的复杂模型作用于简支梁时的解析解G.H.Tan用二维格排梁模型来模拟桥梁的纵向主梁及横向隔板与桥面板,并计入了桥梁的扭曲和塑性屈服效应;提出了改进的7自由度(DOF)二轴车辆的三维模型;但其缺点在于没有考虑车辆不对称过桥时,结构的响应。
Vibration of solids and structures under moving loads考虑轨道不平顺、动力车轮不平衡等复杂因素，建立了相关的运动方程和力学模型Impact response of high speed rail bridges and riding comfort of rail cars采用动态凝聚法求解车桥系统的动力响应问题，将所有与车体有关的自由度在单元级进行凝聚，导出了VBI模型，提高计算效率A modified numerical VBI element for vehicles with constant velocity including road irregularities 改进了VBI模型 分析了轨道不平顺的条件下列车的匀速行驶状况A new three‐dimensional finite element analysis model of high‐speed train–bridge interactions高速列车与桥梁相互作用的三维有限元模型，用6自由度的扁壳单元来模拟桥梁轨道板，用16自由度的车辆模型来模拟列车车厢Yeong BinYang利用车桥耦合元这一概念提出了动力缩减法(DynamicCondensationMethod),从而提高了计算效率,并非常适用于模拟多车双向不同速过桥情况。
同时还通过实例验证了该法的可靠性。
A finite element model of vehicle–bridge interaction considering braking and acceleration高速列车在刹车和加速过程中产生的车桥动力响应Experimental and numerical analysis of a composite bridge for high‐speed trains研究预测高速列车引起的振动响应，采用具有15个自由度的车辆模型系统，将Sesia 高架桥作为试验研究对象，研究其在环境振动和ETR500Y型高速列车激励下的响应Finite element analysis of vehicle–bridge interactionLS‐DYNA 建立了复杂详细的三维车桥有限元模型来研究重型卡车通过高架桥时的车桥耦合动力响应Finite element modeling of bridges with equivalent orthotropic material method for multi‐scale dynamic loads 数值模拟大跨度桥梁在多尺度动态载荷下动力响应Xu评价了某座斜拉桥在风力作用下的车桥路耦合系统的安全性;桥梁采用三维有限元模型来模拟,并假定车辆在过桥时保持其车轮不脱离桥面或发生跳车现象且不会发生横向滑行;最后由Wilson法求解车‐桥‐路‐风耦合振动方程。