【摘 要】
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对于大跨度连续铁路桥梁,不仅要研究无风状态下列车过桥时的振动问题,当桥梁处于台风多发区域,还要研究在强风作用下,桥上列车运行的安全性和舒适性问题。在这种工程背景下,
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对于大跨度连续铁路桥梁,不仅要研究无风状态下列车过桥时的振动问题,当桥梁处于台风多发区域,还要研究在强风作用下,桥上列车运行的安全性和舒适性问题。在这种工程背景下,本文对京沪高速铁路南京大胜关长江大桥主桥108+192+2x336+192+108m三主桁连续钢桁拱桥进行了系统的研究,对在风荷载和列车共同作用下的桥梁和车辆的动力响应进行了详细的动力仿真计算与分析。本文主要完成以下几个方面的工作:1、综述了无风及有风作用下的车桥动力分析研究的成果,阐述了对风-车-桥耦合振动系统进行分析研究的必要性。2、建立了较完善的车辆、桥梁动力学的分析模型。针对108+192+2x336+192+108m三主桁连续钢桁拱桥变形特征,采用了三桁桁段单元模型。基于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,建立了相应的列车—连续钢桁拱桥时变系统的整体振动方程3、利用大跨度桥梁随机风场数值模拟理论,对本文所要分析的南京大胜关长江大桥主桥桥面处的随机脉动风场进行了数值模拟。描述了作用在桥梁与列车上的风荷载。4、基于以上分析模型,对在风荷载和列车同时作用下的桥梁和车辆的各项动力响应进行了数值计算,对于不同列车类型,从不同车速、不同风速两个方面对桥梁和车辆动力响应进行了对比分析。5、通过计算、分析,得出如下结论:(1)风荷载和列车荷载共同作用下,桥面和墩顶的的横向位移主要取决于风荷载。(2)桥梁和列车的动力响应总体上随着列车速度和风速的增大而逐步增大。(3)车速和风速的提高对列车的脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力的影响均比较明显,脱轨系数、轮重减载率,对风速的变化更为敏感。(4)基于列车运行安全性条件,得到了不同列车通过桥梁时的阈值风速曲线。
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