本节分别考虑列车以150 km/h、200 km/h和250 km/h朝着活动支座端方向(同图5-2中的上行方向)匀速过桥三种工况,对比分析列车匀速运行条件下固定支座梁端、桥梁跨中及活动支座梁端的结构动力特性。不同列车运行速度下结构竖向、纵向动力响应特征及其最大值分别如图5-3~图5-5和表5-2~表5-4所示。
图5-2 列车朝活动支座端制动运行示意图
图5-3 列车以150 km/h匀速过桥时结构动力特征
图5-4 列车以200 km/h匀速过桥时结构动力特征
图5-5 列车以250 km/h匀速过桥时结构动力特征(www.daowen.com)
表5-2 列车匀速运行条件下固定支座梁端位移的最大值 单位:mm
表5-3 列车匀速运行条件下桥梁跨中位移的最大值 单位:mm
表5-4 列车匀速运行条件下活动支座梁端位移的最大值 单位:mm
由图5-3~图5-5和表5-2~表5-4可知,不同运行速度的列车匀速过桥时,竖向和纵向轮轨力分别使得结构发生竖向和纵向位移。列车荷载作用下桥梁发生竖向挠曲变形,使得桥梁跨中处轨道及桥梁竖向位移均大于两侧梁端(固定支座和活动支座梁端)。不同行车速度条件下的轨道及桥梁结构竖向位移无明显差别,表明结构竖向位移和桥梁挠曲变形的大小与列车竖向荷载大小直接相关,而与行车速度无关。由于双线简支箱梁的整体性,单线列车通过时有载侧和无载侧轨道的桥梁结构均产生竖向位移,以列车以250 km/h 匀速过桥为例,有载侧和无载侧钢轨最大竖向位移在固定支座梁端分别为-1.117 mm和0.028 mm,在跨中分别为-2.155 mm和-0.841 mm,在活动支座梁端分别为-1.203 mm和0.026 mm,有载侧钢轨在两侧梁端和桥梁跨中竖向位移的差值大于无载侧,这表明梁体两侧发生的竖向挠曲变形大小不一致,即梁体同时发生了横向扭曲变形。
列车匀速运行时,与行车方向相反的纵向轮轨力使得轨道及桥梁结构发生纵向位移,但位移量均很小;作用在钢轨上的纵向轮轨力方向与行车方向相反,在与桥梁挠曲变形的共同作用下,轨道及桥梁结构纵向位移的方向在固定支座梁端处和活动支座梁端处相反;轨板相对位移均在固定支座梁端处最大、活动支座梁端次之、桥梁跨中最小,行车速度为150 km/h、200 km/h和250 km/h时,轨板相对位移最大绝对值分别为0.108 mm、0.106 mm和0.103 mm,固定支座墩顶纵向力最大绝对值分别为8.89 kN、9.03 kN和9.03 kN。
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