理论教育 大跨度铁路悬索桥耦合振动分析

大跨度铁路悬索桥耦合振动分析

时间:2023-10-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:在相同车型和车速下,不同入桥距离差对桥梁的位移有较大影响。桥梁的动力响应明显大于单线列车过桥的情况。同时,CRH2或CRH3动车组通过时,脱轨系数、轮重减载率、轮轨横向力等安全性指标均在限值以内,保证了列车的行车安全,动车与拖车的横向竖向舒适性基本达到“优”。

大跨度铁路悬索桥耦合振动分析

当不考虑横风作用时,考虑了三大类计算工况,分别为单线行车、双线行车及考虑附加变形的单线行车。由于计算工况较多,且计算结果包括了机车车辆的最大竖向和横向振动加速度、Sperling指标、轮重减载率、脱轨系数、轮轴横向力、桥梁跨中竖向与横向动位移、桥梁跨中振动加速度、墩顶横向动位移与振动加速度等数据,给出主要计算结果和相对应的分析结论:

(1)对于单线CRH2、CRH3动车组通过桥梁,计算结果表明,当不考虑风荷载作用时,CRH2动车组以车速160~300 km/h、CRH3动车组以车速160~300 km/h通过桥梁,桥梁的动力性能均满足要求,车辆的脱轨系数、轮重减载率、轮轨横向力等安全性指标均在限值以内,保证了列车的行车安全,乘坐舒适性均达到优。车辆的不同运行速度对桥梁的位移和加速度均有较大影响,从动力仿真结果可以看出,在车辆一定的条件下,桥梁的动力响应随行车速度的增大而增大,但存在一定波动。CRH3动车组经过时,主跨跨中的竖向位移可以达到274.78 mm,横向位移10.53 mm。增大行车速度对行车安全性影响较小,对舒适性影响较大。实际行车时应控制车体加速度及Sperling平稳性指标。

(2)双线会车相比于单线行车,桥梁所承受的动荷载要大很多,且不同的会车速度、会车时差都会对桥梁的动力响应产生较大影响。针对五峰山长江大桥进行双线列车会车的动力仿真,主要考虑车速、不同会车时差的影响,由于工况较多,需要选取典型工况进行仿真(列车运行于1线、2线,车速200~300 km/h),以评价双线会车时桥梁的动力响应及车辆的行车安全性和舒适性。计算结果表明:当不考虑风荷载作用时,同种列车(CRH2、CRH3)以不同入桥距离差相向以200~300 km/h运行时,桥梁的位移、加速度均较小,桥梁的动力性能均满足要求,列车的运行安全性有保证;当CRH2以250 km/h的速度相向行车时,乘客舒适性会明显下降,CRH3高速行车时乘客舒适性较好。在相同车型和车速下,不同入桥距离差对桥梁的位移有较大影响。从计算结果可见,同时入桥时,桥梁的动力响应较大,跨中的竖向位移可达544.6 mm,横向位移可达14 mm。桥梁的动力响应明显大于单线列车过桥的情况。(www.daowen.com)

(3)五峰山长江大桥为公铁两用桥,铁路行车与公路行车之间存在相互影响,在公路荷载偏载、对称加载、反对称加载的作用下,以及主桁温度变化不均匀的情况下,都会改变轨道的不平顺状态,这种附加变形对桥梁的动力性能及车辆的行车安全性和舒适性都有一定影响。为探明这些附加变形对行车的影响程度及规律,研究过程中设置了四种附加变形状态,见表8-4。计算结果表明,对于五峰山长江大桥,公路的车道荷载及不均匀的温度作用会对桥梁的变形产生较大影响,但是由于桥梁跨度较大,这种附加变形对铁路行车的影响有限。通过仿真计算结果也可以看出,在考虑附加变形的情况下,桥梁的动力响应与无风单线行车的桥梁动力响应相比略有增大,车辆的动力响应变化较小。考虑附加变形时,CRH3以300 km/h速度行车引起的中跨跨中的最大位移为274.030 mm,同样的行车速度,在不考虑附加变形引起的中跨跨中竖向位移为274.780 mm。对于如此大跨度的桥梁,其影响是可以忽略的。从动力仿真结果可以看出,在考虑附加变形的情况下,桥梁的动力性能均满足要求,车辆的脱轨系数、轮重减载率、轮轨横向力等安全性指标均在限值以内,保证了列车的行车安全,乘坐舒适性均达到优。

总之,当不考虑横向风作用时,在所有的计算速度下,桥梁的竖向和横向位移、横向和竖向振动加速度均小于规范规定的限值,说明桥梁的动力性能良好。同时,CRH2或CRH3动车组通过时,脱轨系数、轮重减载率、轮轨横向力等安全性指标均在限值以内,保证了列车的行车安全,动车与拖车的横向竖向舒适性基本达到“优”。

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