撞击荷载作用下高速铁路桥梁的动力响应及列车运行安全分析
土木工程中桥梁动力特性分析的方法指导
土木工程中桥梁动力特性分析的方法指导桥梁是土木工程中重要的结构，用于连接两个地点并承载各种交通载荷。
在桥梁设计和施工过程中，了解桥梁的动力特性对于确保其安全和可靠性至关重要。
本文将介绍土木工程中桥梁动力特性分析的方法指导，以帮助工程师和设计师更好地理解和评估桥梁的行为。
1. 桥梁动力学模拟方法桥梁动力学模拟方法是桥梁动力特性分析的重要工具。
它利用数值模型和仿真技术，模拟桥梁在不同荷载下的动态响应。
其中，有限元法是一种常用的桥梁动力学模拟方法。
通过将桥梁划分为有限个小单元，建立桥梁结构动态方程，可以计算桥梁的振动频率、振型和动力响应等重要参数。
2. 模态分析模态分析是桥梁动力特性分析的基本方法之一。
它通过计算桥梁的固有频率和振型，来了解桥梁在自由振动状态下的动态特性。
通过模态分析，可以确定桥梁的主要振型及其对应的固有频率，从而为桥梁的设计和施工提供指导。
3. 响应谱分析响应谱分析是桥梁动力特性分析的另一种重要方法。
它通过建立地震作用下桥梁的动力方程，计算桥梁在地震作用下的动态响应。
响应谱分析考虑了地震的频谱特性，可以准确评估桥梁在地震荷载下的动态性能。
这对于位于地震活跃区域的桥梁来说尤为重要。
4. 动车组荷载分析在高速铁路桥梁设计中，动车组的荷载是必须要考虑的因素。
动车组荷载分析是桥梁动力特性分析的一个重要方面。
它通过建立动车组、铁轨和桥梁的耦合动力方程，计算桥梁在动车组荷载下的动态响应。
通过动车组荷载分析，可以评估桥梁在高速列车行驶过程中的振动和动态行为。
5. 风荷载分析风荷载是桥梁设计中必须考虑的一个重要荷载。
风荷载分析是桥梁动力特性分析的一个重要内容。
它通过建立桥梁在风荷载作用下的动力方程，计算桥梁在风荷载下的振动和变形。
风荷载分析对于桥梁的抗风设计和结构安全性评估具有重要意义。
6. 动力响应监测动力响应监测是桥梁动力特性分析的重要手段之一。
通过在桥梁上设置传感器，如加速度计和应变计等，可以实时监测桥梁的动力响应。
冲击载荷作用下结构的动力响应分析
20040501
武汉理工大学硕士学位论文
摘要
在爆炸、撞击等强渤载蘅豹作用下结掏将表现出与准静态情形缀不稽同 的力学行为。由于外加的裁荷随时间变化褥很快，结构的变形也变化得很快， 惯性力的作用将不可忽略。本文对结构受冲击载荷作用下的动力响应做了一 螺磷究，归纳起来主黉蠢以下三个方匿。
１。任意净蠢载瑟佟翔下，篱支粱瑟露蔽交形豹动力确敝褥往。采瘸爨 黧性假定，忽略应变强化效应和应变率的散应并考虑由于有隧变形而导致的 轴力的影响，研究任意时间历程冲击载葡作用下简支粱的塑性动力响应问 题。采用矩形形状的屈服条件，并将粱的邀动依照塑性铰的不间分为四个不 麓黥玲致，其中纂一耧雾瑟玲葭为蕈铰逡动搂式，第二器第三验毅为嚣铰运 动模式。最后给出了饺意时刻梁的运动状态和变形状态的解析表达式。
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｓｔｕｄｉｅｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ．
３．Ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅ—ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｕ－ｓｈａｐｅｄ
ｂｅａｍ ｉｍｐａｃｔｅｄ ｂｙ ｖｅｈｉｃｌｅ．Ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ Ｄｅｎｇｚｈｏｕ ｂｒｉｄｇｅ ｕｓｉｎｇ ｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓ
多动力作用下高速铁路轨道桥梁结构体系动力学及关键技术研究——中国铁道学会科学技术奖特等奖(十一)
ｔｘｌ、 列 车 、 桥 梁 之 间 复 杂 气 动 和动 力 环 境 中 的 安 全 干¨可 靠 性 为 ｝｛的 ， 色 托
功 载 荷 ｎ勺特 件 、 结 构 的 动 特
相 互 作 用 加 剧 。 诸 多 因 素 使 得 高 速 列 运 动 方 程 的 建 、 ｆ｛ 瞍 体 系 、 多 性 、结 构 响 应 特 性 则是 符 重 研 宄结 ｛＝ｆ：Ｉ
项 ＩｌＪ、 Ｆｔｊ概 率 密 度 演 化 论 刈 列 乍 轨 道 桥 梁 系统 的 研 究成 Ｉ－‘：
１．■ 维 轮 轨 随 机 接 触 馍 ，
２。系 统 随 机振 动 分 析 法 为 高速 铁 路 轨 道 ～桥 梁 系 统 的功 惟 能 仿 真 汁算 提 供 Ｊ 列． 的 州 沦 艾持 。
我 国 从 ２Ｏ世纪 ８０年 代 卡ＪＪ就 ）ｌ 始
桥 梁 结 构 动 力 学 是 研 究结 构 系 统 动 ； 列 车 作 为 人 型 机 器 的 琏 础 抓 动 ： ｊ “１｜一线 侨 ”动 力 ｌ 卡ｕ且 作 川 四 论
ｌ９
铁道 ｛ ｌ专 注
和 应 用 研 究 ， ｉ芷‘●：和 发 展 ｊ－多种 分 析 川 臼趋 广 泛 ， 施 工 控 制 问 题 也越 来 越 结 构 敞 障 断 干ｌ＿桥 梁 结 ｝ 馍 型 ，制 定 ｒ州 的 评 定 标 准 。 桥 量 最 视 。结 构 动 力 也被 广泛 应 刚 于 洲 等 Ｉ 技 术 领 域 。 梁 动 力 性 能 综 合 试验 中 ， 试 验 车 创 造 桥 梁 结 构 技 术 中 。 比 Ｉ仃 限 元 模 、
车 桥 上 行 车 时 车 桥 系 统 呈 现 …极 其 复 自 由度 体 系 、 无 限 白 山 度 体 系 的动 力 对 于 动 载 茼 的 响 心 （ 位 移 、应 力 等
高铁桥梁的振动与减振控制
高铁桥梁的振动与减振控制高铁桥梁作为现代交通网络的重要组成部分，承担着人们出行的重要任务。
然而，随着高铁建设的不断推进，桥梁振动问题也逐渐浮出水面。
桥梁振动不仅会影响列车的运行安全，还会对桥梁结构造成损伤。
因此，对高铁桥梁的振动及其减振控制问题进行研究，对于确保高铁运行安全具有重要意义。
高铁桥梁在运行过程中受到多种外界因素的作用，比如列车的冲击力、风载荷、地震等。
这些外界因素都会引起桥梁的振动，进而对列车和桥梁结构造成不利影响。
其中，列车的冲击力是桥梁振动的主要来源之一。
由于高铁列车速度较快，车体的振动会传递到桥梁上，形成共振现象，引起桥梁的大幅振动。
这种振动如果得不到有效控制，将对列车乘客的安全造成威胁。
为了解决高铁桥梁振动问题，科学家、工程师们进行了大量的研究工作，提出了一系列的减振控制方法。
其中，最常见的方法是使用减振器。
减振器能够吸收和消散桥梁的振动能量，从而减缓桥梁的振动幅度。
目前市场上常用的减振器有液压减振器、摩擦减振器等。
液压减振器通过改变内部的油液流动状态，达到吸收振动的效果。
而摩擦减振器则是利用了摩擦力的原理，通过在桥梁构件之间增加摩擦材料，来减缓振动的传递。
此外，振动源的控制也是减振的重要手段。
例如，通过调整高铁列车的车轮和轨道的间隙来减小列车的冲击力，从而减小桥梁的振动。
此外，还可以采用隔振措施，例如在桥梁与地基之间增加橡胶隔振垫，能够降低振动的传递效率，从而减小桥梁的振动幅度。
需要注意的是，减振措施的选择应根据实际情况进行判断。
不同桥梁的结构和振动特性各不相同，因此在设计和施工过程中应针对具体情况选择减振措施。
此外，减振控制不仅仅是一次性的工作，还需要进行定期的维护和检修。
只有确保减振措施的有效性，才能够持续减小高铁桥梁的振动幅度，保障高铁运行的安全可靠。
在未来，随着科技的不断发展，减振控制技术也将不断创新和完善。
例如，利用智能材料和传感器技术，可以实时监测高铁桥梁的振动状况，并根据需要自动调整减振措施，提高减振的效果。
高速列车轮轨系统动力学响应的建模与分析研究
高速列车轮轨系统动力学响应的建模与分析研究随着科技的不断发展，高速列车已成为现代交通运输的重要组成部分。
而高速列车轮轨系统动力学响应的建模与分析研究则是保证高速列车运行安全和舒适的关键。
本文将从轮轨系统的动力学响应入手，探讨其建模与分析方法。
一、轮轨系统的动力学响应轮轨系统作为高速列车行驶时的关键部件，其动力学响应直接影响着高速列车的行驶安全与舒适性。
轮轨系统动力学响应的特点主要体现在以下几个方面：1.失稳现象：高速列车行驶时，由于列车的重心高度较大，轮轨系统难以稳定地运行。
在行进过程中，当列车发生突变或变道等动作时，容易引起轮轨系统的失稳现象。
2.力学振动：轮轨系统的力学振动是指当列车在轨道上行驶时，轮与轨道之间产生的相互作用所导致的振动。
这种振动会产生噪音和冲击，影响列车的舒适性。
3.滑移、闪蹦和磨耗：轮轨系统在行驶过程中，由于各种因素的影响，轮与轨道表面之间会发生一定程度的滑移，闪蹦和磨耗现象，进一步影响了轮轨系统的动力学响应。
以上三个方面的问题对轮轨系统的动力学响应产生了深远的影响。
因此，如何建立合适的数学模型，对轮轨系统的动力学响应进行分析和研究，成为了当前研究的热点领域。
二、轮轨系统建模方法1.刚体模型：刚体模型是指把列车车体和各轮都看成刚体，忽略轮胎的弹性变形和轮缘与轨道的接触特性，从而建立的一个简单的模型。
在此基础上，可以通过求解列车的运动、速度和加速度等动力学参数，来预估轮轨系统的响应。
但由于该模型过于简单，难以准确地描述轮轨系统的动态响应效应。
2.弹性模型：弹性模型基于弹性理论，将轮胎和轮缘等看做具有一定弹性的物体，考虑轮胎的弹性变形和轮框、转向架等零部件的影响，对轮轨系统进行建模。
该模型能较好地分析轮轨接触的动态响应，更加接近实际运行情况。
3.非线性模型：非线性模型在弹性模型的基础上，加入了轮轨系统的非线性特性。
如轮轨接触面的摩擦力、轮胎的失稳现象等。
相对于前两种模型，非线性模型更为复杂，需要较高的数学基础和计算能力，但更能准确地描述轮轨系统的动态响应。
高速列车荷载作用的动三轴试验模拟
高速列车荷载作用的动三轴试验模拟一、本文概述随着高速铁路的迅猛发展，高速列车荷载对铁路路基和地基的动力影响日益显著。
为了确保高速铁路的安全稳定运行，对高速列车荷载作用下路基和地基的动力响应特性进行深入研究显得尤为重要。
动三轴试验作为一种有效的模拟方法，能够较好地模拟实际工程中土体的受力状态，因此在高速铁路工程中得到广泛应用。
本文旨在通过动三轴试验模拟高速列车荷载作用，探讨高速铁路路基和地基的动力响应特性，为高速铁路的设计、施工和维护提供理论支持和实践指导。
本文首先介绍了高速铁路的发展背景及其对路基和地基动力特性的影响，阐述了动三轴试验在高速铁路工程中的应用及其重要性。
接着，详细介绍了动三轴试验的基本原理、试验设备、试验方案及数据处理方法。
在试验模拟过程中，重点考虑了高速列车荷载的特点，如荷载大小、频率、持续时间等，以及不同土体类型对动力响应的影响。
通过对试验数据的分析，得出了高速列车荷载作用下路基和地基的动力响应规律，包括应力波的传播特性、动应力-动应变关系、土体阻尼比等。
本文总结了动三轴试验模拟高速列车荷载作用的研究成果，指出了目前研究中存在的问题和不足，并对未来的研究方向进行了展望。
本文的研究成果对于深入理解高速列车荷载对路基和地基的影响，优化高速铁路的设计和施工，提高高速铁路的安全性和稳定性具有重要意义。
二、高速列车荷载特性分析高速列车作为现代轨道交通的重要组成部分，其运行特点对铁路线路的安全性和稳定性提出了更高的要求。
因此，对高速列车荷载特性的深入分析，对于准确模拟列车荷载在铁路线路中的实际作用，以及优化铁路设计与维护具有重要的理论和实践意义。
高速列车荷载主要包括静荷载和动荷载两种类型。
静荷载主要由列车自身重量和载重构成，其大小相对稳定；而动荷载则是由列车运行过程中产生的振动、冲击和惯性力等因素引起，具有显著的时变性和复杂性。
动荷载的大小与列车的速度、加速度、轨道不平顺度等因素密切相关，其特性分析需综合考虑多种因素。
高速铁路路基动力响应规律及其影响分析
２ 车辆轨道 系统动 力分析 模型
（ ３）车辆一 轨道耦合 系统动力模型 （ 图 ５）。将 见 机车车辆和轨道结 构作为统一 的振动 系统。实验表明 ，
建立高速铁路轨 道动力模型应综合考 虑车辆和路基 在车辆振动频率较低 、轨道振动频率较 高时 ，采用只分 的综合影响 ，目前主要有 以下几种模型 。 析 轨道结构 的模 型也能得到 比较满意 的轨道动力 特性 。
高速铁 路路 基
动 力响应 规律 及其影响分析
５ ０ １ 孙 常新 ：华 北 水利 水 电学 院 ，讲 师 ， 河 南 郑 州 ，４ ０ １
郝小 红 ：华 北 水利 水 电学院 ，副 教 授 ， 河 南 郑 州 ，４ ０ １ ５０１
１ 高速 列车荷 载 的数 值模 拟
摘 要 ：高速 列 车荷 载 的数值模 拟 主要
＿ 连续 支承 无 限长 梁轨 道模 型 中第 一层 梁 为钢 ３ １ 计算参数及有限元模型 一层 ． 轨 ，第二层梁为轨枕和道床上部 １ 质 量 ，第三层为道 ０ｍ ｅ 采 用 的有 限元 网格 尺 寸参 照 了秦 沈客 运专 线 的路
床 １ ｍ ０ 深度 以下质量和路基参振质量 ，增加 了层次 ，考 基断 面 ：双 线铁 路 路 基 ，路基 面 宽路 堤 １ ． ｍ，路 堑 ｅ ２５
算采用模拟列 车动荷 载模 式 ，结合秦 沈客运专线现场实测 数 据 ，考 虑到车辆 、轨道 不平顺 、列车 速度 、车辆荷 载周期 性
与振动特性 、列车荷 载移 动组合 、钢轨 与轨枕 的荷载传递 分
散作用 等 因素 ，用三 角 函数表 达式表示 口 】 。三角 函数表达 式 取行车速度 Ｖ＝ ５ ｍ ｈ （ ０ ／ ）， ２ ２ ／ 或７ ｓ 根据前２０ｓ 间绘 出 ｋ ｍ ． 时
罕遇地震作用下高速铁路桥墩动力响应分析
△ ＝ 咖 ） （
（） １
假 定 在墩 底 截 面 受拉 钢 筋 刚 刚屈 服 时 ， 曲率 沿 墩 高成 线性 分布 ：
咖 ）孚 （ ＝
△ ＝
（ ２ ）
（） ３
满 足《 规 》 震 的要 求 ， 于高 速 铁 路桥 梁 的 抗 震 分析 对
方法 ， 新 建 时 速 ３ ０—３ ０ ｋ 客 运 专 线 铁 路 设 计 《 ０ ５ ｍ
果， 与 Ａ ＳＴ 并 Ａ Ｈ Ｏ规 范 对 比验 证 。
［ 键 词 】罕 遇 地 震 ； 速 铁 路 桥 梁 ； 力 响 应 关 高 动
［ 图分 类 号 】Ｕ４ ８ １ 中 ４ ．３ ［ 献标 识码 】Ａ 文 ［ 章 编 号 】１７ — ６ ０ ２ １ ）２ ０ ７ — ３ 文 ６４ ０ １ （０ ２ ０ — １６ ０ ．
［ ｓｒｃ］Ｔ ｅｆ ｉ ｌｍ ｎ ｏ ｅ ｏ ｉ － ｅｄｒｉ ａ ｒ ｇ ｉ ｓ ｂｉ ｅ ．ｗ ｉｈｉ ｉ。 Ａｂｔａ ｔ ｈ ｎ ｅｅ ｅｔ ｄ ｌ ｆ ｇ ｓ ｅ ａ ｗ ｙｂｉ ｅｐｅ ｉ ｅｔ ｌ ｈ ｄ ｈｃ ｎ ｉｔ ｅ ｍ ｈ ｈｐ ｌ ｄ ｒｓ ａ ｓ ｓ
△ ＝ ＋ 一 ｙＰｚ０ １ ÷ ｙ （ 咖）（一．ｐ ｆ ５）
（） ４
上式 中 ： 为屈 服 曲 率 ， 为极 限 曲率 ， 为屈 服 △ 位移 ， △ 为极 限位 移 ， 为墩 高 ， 为塑性 铰长度 。 ｚ ｆ 。
塑性 铰长 度 按 照 Ａ Ｓ Ｔ ． Ｒ Ｄ Ｂ ｉ ｅＤ ｓ ｎ Ａ Ｈ Ｏ Ｌ Ｆ ｒ ｇ ｅｉ ｄ ｇ
，
ｔ ｒｄｇ ｅ ｏｔ ｍ ｔｐ ｉ ｔ ｈ ｔ ｔ ｆｅａ ｔｃ ｐ ａ ｔｃｔ ｔ ｌ ｓｉ ｉ ｇ ｌ ｂ ｅ ｅｏ ｅ ｔｔｅ ｈｅ ｂ ｉ ｅ ｐｉｒｂ ｔ ｏ ｓｅ ｎｏ ｔ ｅ ｓａｅ ｏ ｌｓｉ・ ｌｓｉｉｙ， ｈｅ ｐ ａ ｔｃ ｈ ｎ ｅ ｗｉ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｄ ａ ｈ ｌ ｂｏｔｍ ｆｐ ｅ ｓｕ ｄ ｒｒ ｒ ａ ｈ ａ ｅ ａ ｔｏ ｔｏ ｏ ｉｒ ｎ ｅ ａ ｅ ｅ ｒ ｑｕ ｋ ｃｉ ｎ， ａ ｈ ｒｆ ｒ ｔ ｎｄ ｔ ｅ ｅｏ ｅ，ｔ ｅ ｎｕ ｒｃ ｌｒ ｓ ｌｓｏ ｌ ｓｉ ｎ ｅ ｌｎｇｈ ｈ ｍｅ ｉ ａ ｅ ｕ ｔ ｆｐ ａ ｔ ｈｉｇ ｅ ｔ ｃ ａ ｅ ｖ ｒｆｅ ｏ ｐ ｒｄ ｗｉ ｒ ｅ ｉ ｄ ｃ ｍ ａ ｅ ｔ ＡＡＳ Ｔ ｃ ｄ ． ｉ ｈ Ｈ Ｏ ｏ ｅ
时变动载荷状况下高速列车对铁路桥振动的影响
得参 数形 式 的测试 信 号 ， 路 钢 轨 被模 拟 成 一 弹 性 支 铁
撑上 无 限长 的梁 。在 该模 型 中 ， 在路 基 的指 定 位 置用 作动 器施 以激 励 ， 测 试 的信 号 就 能模 拟 列 车 以不 同 所 速度 通过 时对 钢轨 的作 用 ， 因此 ， 接下 来 的许 多 试验项 目（ 仍进 行 中） 直接 评价 接 收器 的响应 Ｌ 。 ２ ］ 防声 屏立 柱 的力学 特性 是利 用悬 臂梁模 型 进行 分 析的， 悬臂 梁模 型 的载荷 在 意 大 利铁 路 网 （ ． ．． 规 Ｒ Ｆ Ｉ）
辖枸 谶计
文 章 编 号 ： ０ ２ ７ １ （ ０ Ｉ ０ ０ ３０ １ ０ — ６ ０ ２ １ ） ５０ １ ８
１ ３
时
变
动
载
荷
状 桥
况 振 动
下
高
速
列
车
Байду номын сангаас
对 铁 路
的 影
响
Ａ．Ｇａ ｉｅ， （ ） ｒ ｉ等 意 ｎ
摘 要 ： 究 了桥 梁 在 高 速列 车定 载 荷 和 交 变 载 荷 作 用 下 ， 研 桥梁 挠 度 的 变 化 情 况 。
ｔｅＡ ｔ ｎ ｉ ａｒ ｒ ｅｉｎ 中有 详 细 的描 述 。同 ｈ ｎ ｉ ｏｓ Ｂ ｒｉ ｓＤ ｓ ” — ｅ ｅ ｇ 时 ， 某 些工业 系 统进 一步 进行 动力 学分析 表 明 ， 对 防声
屏立 柱需 要制 定更 合理 的技 术规 范＿ 。 ５ ］
通过 列车 轮对 传递 的时 变载 荷 已经成 为关 注 的焦
点 。近来 在 Ｅ ０ 列 车上 进行 的试 验 ， ＴＲ ５ ０ 评估 了现代
列车荷载下弹性支撑条件下桥梁的动力特性分析
进行 简单 的运算可得到梁的一阶 自振频率 为 ：
‘ ， ｆ ： －
关 键 词 ： 列 车荷 载 ；支 座 ；动 力 响 应 ；筒 支 梁 中图 分 类 号 ： Ｕ ５ ４１
引言
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章编 号 ： １０ － ９ ３ （ ０ ２ ４ ０ ９－ ２ ０ ６ ７ ７ ２ １ ）０ － １４ ０
一
、
筒支梁 的振型 函数为正弦函数 ，于是可将振型函数取 为 ：
Ｉ 截 面 惯 性矩 ，ｍ 为 梁 单 位 长 度 的质 量 ，ｃ为 梁 的 阻 尼 ，Ｎ 为
为荷载 总个数 ， Ｖ荷载移动速度 ，ｄ为荷载 间距 ，Ｐ为荷载幅
值 ，梁 长 Ｌ 。
卜 ——血— — — — —— —
图 ２移 动荷 载列 作 用 下 弹 性 支 撑 梁 计 算 模 型
＋ ＝。
第 １ ２卷 第 ４期
２０１ ２生
中 国
水
运
Ｖｏ１ ２ ．１
Ａ月
Ｃ ｎａ ｈｉ Ｗａ ｔｅｒ Ｔｒ ｓｐ ｔ ａｎ ｏｒ
列车荷载下弹性支撑条件下桥梁 的动 力特性分析
孙 洪 刚
（ 江苏新城地产股份 有限公 司 上海分公 司，上海 ２０ ６ ０ ０３） 摘 要 ：弹性支座 目前广泛应 用于高速铁路桥梁两端 ，以达 到减振效果 。文 中通过对 比分析列车荷载作用下不 同约
：
、 『 怛
（ ４ ）
桥涵下穿铁路工程轨道结构沉降与动力响应分析的开题报告
桥涵下穿铁路工程轨道结构沉降与动力响应分析的开题报告一、背景随着城市建设不断向城市外部发展，交通基础设施建设也不断发展和完善。
桥梁和涵洞是城市交通基础设施中的重要部分，而铁路交通作为一种高速，高效的交通方式，也得到了广泛的发展和应用。
同时，桥梁和涵洞下穿铁路工程在城市基础设施建设中也扮演了重要角色，负责水、路、管等各种管线的隧道施工和管线修建。
然而，在桥梁和涵洞下穿铁路工程中，由于结构复杂、荷载大等特点，工程建设中会存在一些问题，如结构沉降、动态响应等，这些问题会对工程的安全性和稳定性产生一定的影响。
二、研究意义通过对桥梁和涵洞下穿铁路工程中的结构沉降和动力响应进行研究和分析，可以对工程建设中的问题进行解决，保障工程的安全性和稳定性，从而促进城市交通基础设施的建设和发展。
三、研究内容本次研究将主要围绕桥梁和涵洞下穿铁路工程中的结构沉降和动力响应进行研究。
1. 结构沉降分析桥梁和涵洞下穿铁路工程在使用之前必须要进行结构沉降分析，以保障工程的安全性和稳定性。
该部分研究将主要进行结构沉降分析，研究不同荷载下结构沉降情况。
2. 动力响应分析桥梁和涵洞下穿铁路工程在使用过程中还存在着动力响应问题，如车辆行驶时的振动能够对工程产生一定的影响。
因此，该部分研究将主要进行动力响应分析，研究车辆行驶对结构动力响应的影响，并分析其屈挠变形情况。
四、研究方法本次研究将主要采用有限元分析方法，通过建立桥梁和涵洞下穿铁路工程的有限元模型，进行结构沉降和动力响应的分析与验证。
同时，还将采用试验方法对研究结果进行验证，提高研究结果的可信度和科学性。
五、预期成果通过本次研究，我们预期可以对桥梁和涵洞下穿铁路工程中的结构沉降和动力响应问题有深入的了解，并提出相应的解决方案。
同时，还将为城市交通基础设施的发展提供科学依据和技术支持。
铁路桥梁在高速列车作用下的动力响应
铁路桥梁在高速列车作用下的动力响应摘要：随着高速铁路的不断增加，列车以及桥梁的动力作用也逐渐凸显。
高速运行列车会对桥梁产生一些冲击作用。
而高速运行的列车在桥梁振动作用的影响之下会影响自身的平稳性以及安全性。
对此，要加强对铁路桥梁高速列车作用之下动力相应的研究分析。
文章主要对车-桥系统在撞击载荷的作用下的动力研究、车激动力相应、车辆参数对桥梁动力响应产生的影响进行了简单的探究分析，对铁路桥梁在高速列车的作用下的动力响应进行了论述分析，以供参考研究。
关键词：铁路桥梁；高速列车作用；动力响应随着基础建筑项目的增多，高速铁路桥梁成为了现阶段主要建设内容。
在高速铁路运行过程中势必会产生不同的动力响应，这样就会产生各种撞击荷载，要想保障列车的安全性，就要对其进行分析，进而保障列车行驶的安全性。
1.铁路桥梁在高速列车作用下的动力响应研究现状对于高速铁路桥梁来说，在高速列车行驶过程中会对铁路产生写摩擦桩基，在学术上来说就是车-桥耦合振动撞击。
在高速列车通过的过程中，在耦合振动影响之下，其产生的冲击荷载以及惯性荷载作用相对较大，其对于桥梁的振动影响较为显著，而打垮桥梁车激响应研究逐渐受到人们的重视，一些学者通过构建三维车辆模型及桥梁有限元模型进行分析，综合轮轨接触关系构建形成车桥耦合动力系统模型；综合在高速列车运行过程中，轨道因为不平顺会产生随机激励作用，在对桥系统动力方程进行计算求解，可以获得桥梁节点的振动响应。
而一些学者通过模态坐标法对高速立车以及大跨度道岔连续量的空间耦合振动桥梁响应问题进行了研究分析。
一些学者将车辆看做是两自由度体系，对车辆荷载激励下存在的多跨连续梁桥以及减振问题进行了研究分析，对铁路桥梁在高速列车作用之下的动力响应进行了分析。
2.路桥梁在高速列车作用下的动力响应研究了解车-桥系统在撞击载荷的作用下的动力研究、车激动力相应、车辆参数对桥梁动力响应产生的影响，对铁路桥梁在高速列车的作用下的动力响应研究有着积极的价值与意义，其具体如下：2.1车-桥系统在撞击载荷的作用下的动力研究正常运行的高速列车与铁路之间势必会产生各种撞击问题，其产生的撞击荷载主要就是在桥梁以及列车之间作用。
高速列车运动荷载作用下地基和隧道的动力响应分析
高速列车作为一种高效的交通工具，在国家交通系统中发挥着重要作用。
然而，其在运动过程中产生的振动荷载对地基和隧道的影响是一个值得关注的问题。
考虑到高速列车运行速度极快，产生的振动荷载可能对铁路沿线的基础设施产生重大影响，因此对高速列车运动荷载作用下地基和隧道的动力响应进行研究具有重要的实际意义。
研究背景与意义VS研究现状与发展研究内容与方法水平荷载模型高速列车的水平荷载相对于垂直荷载较小，但仍然不可忽视。
水平荷载模型需要考虑列车的运行速度、转向架类型和轨道不平顺等因素。
垂直荷载模型高速列车运行时，对轨道产生周期性变化的垂直荷载，根据车速、轨道类型和列车类型等参数，可建立相应的垂直荷载模型。
冲击荷载模型高速列车通过道岔、曲线等轨道突变处时，会产生冲击荷载。
冲击荷载模型需要研究列车通过突变处的速度、突变处的类型和轨道条件等因素。
高速列车荷载模型数值模拟方法有限元法01有限差分法02边界元法03ANSYS有限元分析软件介绍ABAQUSCOMSOL Multiphysics地基模型建立与参数设置模型建立参数设置地基动力响应规律研究030201地基破坏机制与控制措施破坏机制根据监测数据和工程经验，研究地基在高速列车运动荷载作用下的破坏机制。
控制措施提出针对性的控制措施，如地基加固、轨道减震等，以减小高速列车运行对地基的影响。
隧道模型建立与参数设置隧道动力响应规律研究荷载与响应关系长期效应与疲劳损伤振动响应分析隧道结构安全与控制措施安全评价标准分析隧道结构的稳定性，防止因振动引起塌方或其他安全事故。
稳定性分析控制措施地基与隧道的相互作用高速列车通过时，地基和隧道之间会产生相互影响，地基的变形和振动会影响隧道的稳定性，同时隧道的刚度和振动也会影响地基的性能。
要点一要点二相互作用机制研究为了更好地理解这种相互作用，需要开展深入的研究，包括理论分析、数值模拟和现场测试等，以揭示地基与隧道之间的力学传递机制和相互作用规律。
高速铁路路桥过渡段动力响应分析
更有利 于保 持轨道 的平顺性 ；路 桥连接 处 （ 桥 台后 ５ ｍ 范围 内）是整 个路桥 过 渡段 的 薄弱环 节 ，应 该单独考 虑其设计 、施工过 程。综合 考虑机 车的各项动 力 学指标 ，建议将路 桥 过渡段 轨 面弯折 角的
限值设 为 ０ ． ５‰ ，桥 台后 ０～ ５ ｍ 范围 内 Ｋ ３ 。 ＞２ Ｉ １ ０ ＭＰ ａ ，５ ｍ 范围外 。 ≥１ ５ ０ Ｍ Ｐ ａ 。 关键词 ：高速铁路 ；路桥 过渡段 ；动力响应 ；数值模 型 ；轨 面弯折 角；限值
义 ，是 十分必 要 的。
为 了揭示 列车 荷载 作 用 下路 桥 过 渡段 的动 力 响 应 ，本 文 以京 沪高速铁 路客运专 线 Ｄ Ｋ ５ ３ ３＋ ４ ４ ０ 实 验 数 据 ，利 用 有 限元 软件建 立 三维 数值 模 型 ，研 究列 车 在 运行 时
图 ８ 钢轨 表面 竖 向转角 沿纵 向分 布 曲线
２ 计算结 果分析 ２ ． １ 路 桥过渡段 的动力 响应
（ ２ ） 图 ９显示 ，基 床表 层 的动应 力 沿线 路纵 向 方 向的变化较 大 ，在 距离 桥 台 ５ ｍ处 出 现第 一个 峰
２ ． １ ． １ 动 力响应沿 线路纵 向的分布情 况 文 中所涉及 的轨 面弯 折 角 ，均指 发 生 于钢 轨 所
刚性地基
图 １ 车辆 一轨 道 一路基耦 合 系统垂 向动 力学分 析模 型
图中车体被 简 化 为 刚体 ，钢轨 被 简 化为 具 有连 续点支 撑 的欧 拉梁 ＿ 】 ；轨 道 板 简 化 为弹 性基 础上 的有 限长 自由梁 ；钢轨 和轨 道 板之 间 采用 连 续 点支
基金项 目：国家 自然科学基金重大 研究计 划 （ ４ １ ０ ３ ０ ７ ４ ２ ） ；铁道部 科 技研究 开发计 划 （ ２ ０ ０ ９ Ｇ ０ １ ０一Ｃ ） 作者简 介：尹 学 平 （ １ ９ ７ ２一），男 ，云南 仁寿 人 。工程 师 ，主要 从 事路 基 工 程 方 面 的研 究 工作 。Ｅ— ｍａ ｉ ｌ ： １ ２ ０ ９ ７ ３ ２ ３ ３ ５
高速铁路轨道与车辆系统的动力学分析
高速铁路轨道与车辆系统的动力学分析在现代交通工具中，高速铁路是一种快速、高效且环保的交通方式。
高速铁路轨道与车辆系统的动力学分析是实现高速铁路稳定运行的重要手段，对于保障人们的安全、提高运输效率具有重要意义。
一、高速铁路轨道的动力学分析高速铁路轨道是高速列车行驶的基础，其设计必须保证轨道的平整度、强度及与环境的兼容性。
在动力学分析中，轨道的轨面高度、轨道几何及轨道横向偏差是重要的参数。
1. 轨面高度轨面高度是轨道与车轮的接触面高度。
在常规铁路中，轨面高度有一定容错能力，但在高速铁路中必须保证轨面高度的误差在允许范围内。
轨道轨面高度的测量要求高，需要利用高精度检测仪器进行测量。
同时，轨面高度应根据列车设计速度和行驶条件进行合理调整，以保证列车的平顺性和稳定性。
2. 轨道几何轨道几何是指轨道的几何形状，包括轨道线形和轨道曲率。
对于高速铁路来说，轨道线形应保证光滑漂亮，半径变化应平稳过渡，避免急剧变化。
而轨道曲率则应符合设计标准，避免对列车造成不必要的负荷。
3. 轨道横向偏差轨道横向偏差是指轨道的左右摆动。
在高速铁路中，轨道横向偏差应保持在低水平，且减小横向振动是保证稳定性的关键。
同时，还需通过环境遮蔽、降低速度等手段使列车受到的横向振动减小，降低对车体和乘客的影响。
二、高速铁路车辆系统的动力学分析高速列车是高速铁路的核心，保证它的安全稳定性对于高速铁路的运行至关重要。
高速铁路车辆系统的动力学分析主要包括列车构造、车辆运动状态和受力分析等方面。
1. 列车构造列车构造是指车体、车轮、悬挂系统等部件的设计和组合。
在高速铁路中，列车的构造应保证其具有一定的减振性能、平稳性能和安全性能。
同时，还需满足车体轻量化、节能降耗等要求。
2. 车辆运动状态车辆运动状态是指车辆在运行中的各种运动状态，包括平稳行驶、变速、制动、弯道通过等。
在高速铁路中，车辆运动状态的稳定性和平顺性需要得到充分考虑，列车的设计需要保证合理的转向半径、车辆转向效应和弯道通过能力等要素。
车桥共振.bak
立项背景近年来，随着交通事业的发展，桥梁车辆通过密度日益增加、荷载逐渐加重，车速也在的不断提高，致使桥梁结构处于十分繁忙的超负荷状态之中。
同时，为适应公路交通和桥梁事业的发展，桥梁结构的设计也在向大跨度、轻型和柔性的方向发展，这就使得车辆与结构的动力相互作用问题越来越受到人们的重视。
一方面，高速行驶的车辆对所通过的桥梁产生动力冲击作用，直接影响其工作状态和使用寿命;另一方面，桥梁的振动又对运行车辆的安全性和平稳性产生影响。
尽管车桥祸合振动问题一般不会导致桥梁结构的整体破坏，但是车辆的通过密度和荷载的增加通常引起桥梁的振动，从而使桥梁构件出现疲劳、老化、开裂等问题，桥梁结构性能不断劣化，增加桥梁养护费用。
研究趋势桥梁振动研究涉及的领域很广。
在移动列车荷载作用下的车桥振动问题研究已有100多年的历史，许多学者为此花费了大量的时间和心血，提出和建立了许多分析理论与分析方法，其研究工作取得了不少重要的成果。
但是，由于车桥耦合振动研究的复杂性，仍有一些问题尚待进一步的完善与深入研究。
可以预见，在随后的一段时期，车桥耦合振动研究有可能在以下领域取得进一步的发展。
2.1车辆-线路-桥梁大系统动力学理论的建立与应用在经典车辆动力学中，一般只建立车辆的动力学方程，桥梁对车辆振动的研究是通过轮轨相互作用关系及轨道不平顺来考虑的，轨道本身的振动并未涉及。
在经典轨道动力学中，无法忽视轨道本身的振动，此时，一般将轨道作为等截面Euler 梁，来建立其动力学方程；同时，仍建立车辆的动力学方程，车辆轮对与钢轨的弹性接触通过在轮对与轨道之间用线性弹簧模拟。
随着计算机技术和数值分析理论的迅速发展，建立车辆~轨道耦合振动模型已经在20世纪90年代初实现。
车辆~轨道耦合动力学研究成果表明，轨道本身的振动属于高频范围，这种高频振动本身对车辆振动、桥梁振动的影响不大（因桥梁大都属于低频振动），但是，对轮轨相互作用力的影响极大，也就是说，考虑轨道的振动，并不显著影响车辆与桥梁的振动响应（动位移、加速度），但是会极大地影响脱轨系数与轮重减载率的大小。
地震作用下高速铁路列车一无砟轨道一桥梁系统动力响应及列车走行安全研究
２ ０ １ ３年 １月
文章编 号 ：１ ０ ０ １ — ４ ６ ３ ２（ ２ ０ １ ３ ）０ １ — ０ １ ３ １ — ０ ３
・
中 国 铁 道 科 学
ＣＨＩ ＮＡ ＲＡ Ｉ ＬＷ ＡＹ Ｓ ＣＩ ＥＮＣＥ
Ｖｏ Ｉ ． ３ ４ Ｎｏ ． １
在 总结 和 吸收既 有研究 成 果 的基础 上 ，以铺 设
的精细 化模 型 ，用 以准确 分析 桩土 相互 作用对 高速
铁 路桥 梁地 震 响应 的影 响 。
（ ４ ） 引人 Ｐ Ｅ Ｅ Ｒ － ＮＧＡ 强 震记 录 ，人工 生 成 地
Ｃ Ｒ ＴＳⅡ板 式无 砟轨 道 的高速 铁 路 简 支梁 桥 为 工 程 背 景 ，对地 震作 用下 高速 铁路 列 车一 无 砟轨 道一 桥 梁 的动 力 响应及 列 车走行 安全 性进 行 系统研 究 ，提 出地震 时不 同条 件下 高速 列 车在桥 上安 全运 行 限速
收稿 日 期 ：２ ０ １ ２ — ０ ７ — ２ Ｏ ；修 订 日 期 ：２ ０ １ ２ — １ ０ — １ ０
基 金 项 目 ：铁 道 部 科 技 研 究 开 发 计 划 项 目 （ ２ ０ ０ ８ Ｇ０ ３ １ — １ ７ ）
好 ；该程序可用于较精确地分析列车一无砟轨道一
桥 梁系 统 的动力 响应 和列 车走 行安全 性 能 ，可用 于 列 车一桥 梁 系统 的地震 响应 分 析 。
关 于地震 响应计 算 的需要 。
（ ５ ）基 于 Ｈｅ ｒ ｔ ｚ线 性 化 接 触 理 论 和 Ｋａ ｌ ｋ ｅ ｒ线
性 蠕 滑 理 论 ，将 Ｃ Ｒ ＴｓⅡ板 式 无 砟 轨 道 ห้องสมุดไป่ตู้ 构 的 钢 轨 、轨 道板 和底 座 纳入列 车一 桥梁耦 合 系统 动力 分 析模 型 ，建 立高 速铁 路列 车一无 砟轨 道一 桥梁 系 统 空 间耦合 振 动地震 响应分 析模 型和分 析 方法 ，研 发 地震 作 用下 高速 列 车一 无 砟轨 道一桥 梁 动力学 分 析 软 件 Ｖ１ ． ０ 。为 验证 模 型 和软 件 程 序 的 正确 性 ，进 行 车一 桥耦 合振 动 系统动 力仿 真计算 ，将 计算 结 果 与京 沪 高速 铁路 濉河 特大桥 现 场动力 试 验结果 作对 比 。结果 表 明 ：仿 真 计 算 结 果 与 实 测 结 果 吻合 良
高速铁路桥梁的动力响应分析
高速铁路桥梁的动力响应分析一、引言高速铁路系统是现代交通运输中的重要组成部分，其中桥梁作为高铁线路的重要节点，在保障列车行驶安全和稳定的同时，也面临着动力响应等方面的挑战。
本文旨在对高速铁路桥梁的动力响应进行分析，并提出相应的解决方案。
二、桥梁动力响应的影响因素1.列车荷载：高速列车的运行速度较快，带来的荷载对桥梁结构会产生动态作用，应充分考虑列车类型、惯性力和振动等因素。
2.桥梁结构特性：桥梁的自振频率、刚度和阻尼等参数是决定其动力响应的关键因素，在设计和施工中应合理选取和控制。
3.地基条件：地基的承载力和刚度对桥梁的震动传递和响应起着重要的作用，需进行地质勘察和合理设计。
4.环境因素：如风、温度、湿度等环境因素会对桥梁的动力响应产生一定影响，需要在设计中予以考虑。
三、桥梁动力响应的分析方法1.有限元分析：采用有限元方法可以对桥梁进行模态分析，求解其固有频率和振型，进而得到结构的动力响应。
2.振动台试验：通过模拟实际荷载和振动条件，在振动台上对桥梁进行试验，观察和记录其动力响应情况。
3.现场监测：在实际运行中对桥梁进行监测，采集振动数据，并结合实际载荷条件进行动力响应分析。
四、动力响应分析的结果与解决方案1.分析结果：通过上述方法得到的动力响应数据可以用于评估桥梁的安全性和稳定性，判断是否存在动力响应超限的问题。
2.解决方案：对于发现的动力响应超限问题，可采取以下措施进行解决：（1）调整桥梁的结构参数，如刚度和阻尼，以提高其自振频率，减小动力响应。
（2）增加桥梁的荷载传递路径，加强桥梁与地基的连接，提高桥梁的整体刚度和稳定性。
（3）在桥梁关键部位设置减振装置，如阻尼器、减振器等，以吸收和分散动力荷载，减小桥梁的动力响应。
五、结论高速铁路桥梁的动力响应分析是确保铁路运行安全和稳定的重要环节。
通过针对桥梁的影响因素进行分析，并采取相应的解决方案，可有效减小桥梁的动力响应，提高桥梁的安全性和稳定性。
【毕业论文】动载荷作用梁动态响应分析
毕业论文题目动载荷作用梁动态响应分析专业工程力学班级力学081学生郝忠文指导教师何钦象教授2012 年专业：工程力学学生：郝忠文指导教师：何钦象摘要在机构动力学中讨论的强迫振动问题，一般是以结构在位置固定的周期性挠动力作用下的强迫振动问题为对象。
本文中，用主振型叠加法，分析了简支欧拉梁在移动载荷作用下的动态响应特性。
当广义挠动频率的固有频率相等则放生共振。
研究桥梁在移动车辆载荷下的强迫振动，也要分析其共振条件。
所不同的是由于载荷是移动的，且车辆载荷本身也是带有质量的振动体系，桥梁和载荷耦合系统的动力特征随荷载位置的移动而不断变化。
经研究发现，在移动荷载作用下，桥梁将发生振动，产生的变形比载荷静止不动时产生的变形大。
若荷载处于最不利的静力作用位置的同时满足共振条件，那么将会发生较大的动态响应，导致桥梁的破坏。
而且，当荷载移动速率为一定值，广义挠动频率接近梁的固有频率时，梁也可能发生共振，其最大动挠度比静载荷作用时最大挠度的数倍。
移动车辆载荷的这种动力效应是不容忽视。
关键字：动载荷，动态响应，广义挠动频率ABSTRACTThe forced vibration problem discussed in the mechanism dynamics generally focus on the forced vibration that caused by the force which stationarily act on the mecha- nism regularly.In this paper,using principal mode superposition method,the dyna -mic response of simply supported Euler beam acted by moving loads is analysed. Wh -en the frequency of generalized stimulating force equals its natural frequency,the re -sonance happens.It is different that the load moves.The dynamic response of the sys- tem formed by the load and beam differs with the position of moving load. According to the research,the deflection caused by the moving load is larger than that caused by stable load.When the moving load is at the vital position meanwhile meets the res -onance requirement,the beam will resonate thus leading to damage .And when the speed of the moving load reaches the point that the generalized stimulating frequency meets the natural frequency of beam，it may also cause resonance,the biggest def -lection will reaches several times the deflection caused by the stable load。
TB 10002—2017《铁路桥涵设计规范》主要修订内容解读
TB10002—2017《铁路桥涵设计规范》主要修订内容解读张莉（中国铁路设计集团有限公司土建工程设计研究院，天津300308）摘要：为满足铁路桥涵建设和发展需要、统一设计标准、提高设计水平、保障安全与质量，TB10002—2017《铁路桥涵设计规范》在编制过程中广泛征求建设、设计、施工、运营及科研单位的意见，经反复修改完善修订而成。
该规范在TB10002.1—2005《铁路桥涵设计规范》基础上，结合我国高速铁路、城际铁路、客货共线铁路及重载铁路桥涵建设、运营的实践经验和科研成果，在内容上有了较大扩充，多条条款也有较大修订。
介绍该规范的修订背景、主要修订内容，对较为重要的修订条款进行解读，以期为相关人员准确理解与应用提供帮助。
关键词：铁路桥涵；桥涵设计；设计规范；修订内容；重要条款；标准解读中图分类号：U442.5文献标识码：A文章编号：1001-683X（2020）09-0088-06 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2020.09.0881修订背景近年来，我国铁路建设持续加快，随着客货共线铁路、高速铁路、城际铁路、重载铁路的大规模建设以及境外铁路项目的持续增多，TB10002.1—2005《铁路桥涵设计基本规范》（简称05《桥规》）已不能适应新的设计条件。
为有效指导不同运营模式下铁路工程的设计工作，国家铁路局、中国国家铁路集团有限公司先后组织编制了一大批适用于不同设计标准、具有专属性质的综合性规范，如《高速铁路设计规范》《城际铁路设计规范》《重载铁路设计规范》《Ⅲ、Ⅳ级铁路设计规范》等。
在此类规范中，对于桥梁结构仅规定了既定的运行模式和设计标准下，结构的动力性能、刚度变形等设计参数和技术指标，以及对结构方面特殊的构造要求；而对于桥涵设计采用的静力计算方法、常规的设计要求等仍需执行05《桥规》的相关规定。
由于05《桥规》仅适用于设计速度160km/h及以下的旅客列车、120km/h及以下的货物列车，因此，仅从近年来的客运专线、客货共线铁路的运营模式看，原规范中的一些条款已经过时或缺少。
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102
工
程
力
学
―12]
建在河流上的桥梁墩台会受到船舶、漂流物的 撞击， 寒冷地区还会受到流冰的撞击(图 1)， 跨越公 路、铁路的桥梁会受到车辆的撞击。尽管碰撞事故 发生概率很低，不过一旦发生，其破坏是惊人的。 据统计，在 1960 年~1993 年的 33 年中，全世界因 船舶撞击而导致损毁的大型桥梁达 29 座，死亡人 数超过 300 多人。 在我国， 船撞桥事件也频繁发生。 如武汉长江大桥自 1957 年建成以来，共发生了 70 多起船撞事故，严重的碰撞曾造成京广铁路中断几 十小时。 国内外汽车、 火车撞击桥梁的实例也很多。 如 1998 年 6 月 3 日，德国由慕尼黑开往汉堡的高 速 列车 脱轨 后 撞 断 跨 越 铁路的 桥梁， 致 使 梁跨 坠 落，造成惨重的损失。
力的计算仍然停留在静力范围内，其在用时程分析 法计算撞击力作用下车-桥梁系统动力响应时， 需要 撞击荷载的时程。通常有两种方法：第一种是在现 场实测的方式采集撞击力数据[8 数学模型模拟撞击力 1.4
[6,11―12]
―10]
；第二种是通过
。本文通过现场试验，
第 29 卷第 12 期 2012 年 12 月
Vol.29 No.12 Dec. 2012
工
程
力
学 101
ENGINEERING
MECHANICS
文章编号：1000-4750(2012)12-0101-07
撞击荷载作用下高速铁路桥梁的动力响应及 列车运行安全分析
夏超逸，雷俊卿，张 楠，夏 禾
(北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044)
摘
要：建立了“列车-桥梁-撞击荷载”系统动力分析模型，通过在松花江大桥进行的现场试验，得到了流冰撞
击力时程，施加到桥墩上作为系统的激励。编制了分析程序，以高速铁路 5×32m 预应力混凝土简支单线箱梁桥为 算例，通过计算机模拟，对流冰撞击作用下桥梁结构的动力响应及桥上高速列车的运行安全问题进行了研究。分 析了在有流冰、无流冰撞击作用两种情况下，桥梁结构关键部位的位移和加速度响应，以及桥上高速运行列车的 车辆脱轨系数和轮重减载率等行车安全指标。计算结果表明：流冰撞击作用对桥梁结构以及高速列车的动力特性 具有较大的影响，撞击作用使桥梁和车辆的动力响应大幅度增大。当流冰撞击荷载峰值达到 4000kN 时，车辆减 载率已经超过了 0.6 的限值。撞击荷载作为一项特殊的作用力，在高速铁路桥梁的动力设计中应予以重视。 关键词：桥梁工程；高速列车；撞击荷载；动力响应；运行安全 中图分类号：TU997; O327 文献标志码：A doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.05.0299
(School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)
Abstract: A dynamic analysis model is established for a train-bridge system subjected to a collision-load. The time history curve of a floating-ice collision load is obtained by the site experiment at the Songhua River Bridge, and it is taken as an excitation load on the bridge piers. A computer code is programed. By taking a 5×32 m simply-supported single-track high-speed railway bridge with PC box girders as a case study, the dynamic responses of railway bridges subjected to a floating-ice collision and their influences on the running safety of high-speed trains are analyzed. The whole time periods of a high-speed train running on the bridge are simulated under two conditions with and without floating ice-sheet striking on the bridge piers, from which the dynamic responses such as displacements and accelerations of the bridge, and the running safety indices such as derailment factors and offload factors of the train vehicles are investigated. The results show that the collision of floating ice has an obvious effect on the dynamic responses of the bridge and the train vehicle. The collision action obviously increases the dynamic responses of the bridge and the running vehicles. When the peak of the ice collision load reaches to 4000 kN, the offload factor of a running vehicle has exceeded 0.6, the allowance value in the Chinese code. The collision load should be treated as an important force considered in the dynamic design of high-speed railway bridges. Key words: bridge engineering; high-speed train; collision load; dynamic response; running safety
DYNAMIC RESPONSE OF HIGH-SPEED RAILWAY BRIDGE SUBJECTED TO COLLISION LOAD AND TRAIN RUNNING SAFETY ANALYSIS
XIA Chao-yi , LEI Jun-qing , ZHANG Nan , XIA He
1 撞击荷载作用下车-桥系统动力 分析模型
撞击荷载作 用下 列车 - 桥梁动力 相互 作 用分析 模型是由撞击力模型、列车子系统模型、桥梁子系 统模型组成的系统，如图 2 所示。
车辆 辆振动 荷载 车
撞击力荷载
桥梁振动
图1 Fig.1
[1―4]
流冰撞击铁路桥梁
Floating ice-sheet acting on a railway bridge
图2 Fig.2
撞击荷载作用下的车-桥耦合动力分析模型 Dynamic analysis model of coupled vehicle-bridge vibration system subjected to collision load
长久 以 来 ，桥梁 的 振动 问题 就受 到 人 们 的关 注 。就铁路桥梁的振动而言，按照引起其振动 1.1 的原因，大体可以分成两大类四种形式：第一类是 由于风荷载、地震作用以及船舶、车辆、漂流物等 撞击桥梁引起的桥梁振动，属于外力作用产生的振 动；第 二类 是由 于 列车 在 桥梁 上运行 所引 起 的 振 动，属于车-桥系统自身产生的振动，也是桥梁正常 运营过程中不可避免的振动形式， 它是车-桥耦合振 动研究的基本问题。 对于铁路桥梁，第二类振动有时会与第一类振 动同时发生，形成风荷载作用下的车-桥耦合振动、 地震作用下的车-桥耦合振动， 以及各种撞击荷载作 用下的车-桥耦合振动，使得问题变得更加复杂。 对于运行列车作用下的车-桥耦合振动以及风、 地震荷载作用下的车-桥耦合振动， 国内外已经进行 了多年的研究，取得了相当的研究进展，研究成果 已经 在高速铁路 桥梁 的 动力 设 计 中 得到 了 广 泛 的 应用[4
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收稿日期：2011-05-16；修改日期：2011-06-27 基金项目：国家自然科学基金项目(51178025)；教育部博士点基金项目(20100009110017)；北京交通大学优秀博士生科技创新基金项目(2011YJS262) 通讯作者：夏超逸(1983―)，男，北京人，博士生，从事车-桥耦合振动研究(E-mail: xiacy88@). 作者简介：雷俊卿(1956―)，女，河南人，教授，博士，博导，从事大跨度桥梁研究(E-mail: lei_jq@)； 张 夏 楠(1971―)，男，河南人，教授，博士，博导，从事车-桥耦合振动研究(E-mail: nanzhang@)； 禾(1951―)，男，北京人，教授，硕士，博导，从事桥梁振动研究(E-mail: hxia88@).
其严重，这在国内外已有很多研究[6
。然而对于
撞击荷载 引 起 桥梁 的 振动 和 变形 影响 列车 运行安 全的问题 仅 有 极少 的 文献提 及 [13] ， 缺少专门 的 研 究。桥墩受到撞击时，桥梁结构即使不发生塌落， 也将发生一定的振动和位移，从而影响桥上线路的 平顺性和稳定性，造成桥上行车安全问题。因此， 研究撞击荷载作 用下 桥梁 结构的 动力 响应以及 桥 上列车的行车安全，是桥梁运营安全风险评估工作 的一个重要的研究课题。