沪通天生港专用航道桥静动力及行车安全分析

• 作 者: 赵华东
• 出 处: 石家庄铁道大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 钢桁梁柔性拱桥 静力分析 车-桥振动仿真分析 动力响应 行车安全

当前,钢桁梁柔性拱桥因其结构新颖、受力明确、施工便捷等优点被广泛应用,因此对此类桥梁进行深入研究是非常有必要的。其中新建的沪通长江大桥天生港专用航道桥为同类桥中跨度之最,为了进一步了解此类桥梁的力学特征和运营状况,为开展桥梁的结构健康监测提供依据。本文以沪通长江大桥天生港专用航道桥为研究背景,利用有限元软件ANSYS和动力学软件SIMPACK对该桥进行了相应的静动力研究分析,研究的主要内容如下:(1)介绍了沪通天生港专用航道桥的基本情况,如工程概况、材料属性、几何尺寸等内容,运用ANSYS建立了该桥的全桥空间模型,并通过桥梁模型的变形和模态对比分析验证所建模型的可靠性。(2)对所建立的桥梁模型进行静力分析。通过对比不同荷载组合下桥梁的变形,确定了影响每种桥梁响应对应的主要荷载因素以及控制该响应的荷载组合,并由每种桥梁响应的控制荷载组合来确定该响应的最值;通过内力和应力分析,确定了桥梁受力最值位置。由此,初步确定了桥梁结构健康监测的监测指标和监测测点,为以后桥梁结构健康监测的监测方案提供了依据。(3)以SIMPACK为平台建立某高铁动车模型,对建立起来的动车组模型进行动力性能验证,然后简述车-桥振动仿真分析实现的可能性,并总结了车-桥振动仿真分析的评判指标。考虑到该桥跨度之大以及不同荷载组合条件下桥梁的附加变形对列车行车安全的影响,所以对列车通过有附加变形的桥进行了行车安全分析。结果表明轨道附加变形会使行车的安全性和平稳性变差,但各个指标都在限值之内,不会发生危险。(4)以沪通长江大桥天生港专用航道桥为计算实例,将桥梁柔性体导入到SIMPACK中,根据已有列车模型实现该桥的车-桥振动仿真分析,最终对桥梁的动力响应结果和动车组的行车安全性以及舒适性进行评价。最后的结果表明,列车过桥的速度越快,桥梁和列车的动力响应越剧烈,但桥梁和列车的动力响应值均满足限值要求,不会影响列车行车的安全性。