车辆-高架桥耦合系统竖向振动分析车辆轨道新模型

罗文俊，雷晓燕，练松良

（1.同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海201804；2.华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心，江西南昌330013）

我国正大力发展高速铁路，大多采用高架桥形式。高速列车通过高架桥梁引起结构的振动问题成为研究热点，各国专家在理论和应用方面都做了大量工作。早期针对等截面均布梁提出的计算模型和计算方法主要是解析或半解析法［1-3］。后来随着计算机技术的发展，又提出了比较复杂的分析模型。其中一种是桥梁车辆耦合系统采取分离的方程，两者通过轮轨力平衡及几何相容条件联系，运用迭代法对车辆、轨道桥梁动力方程交叉求解，得到耦合系统的动态响应［4-10］。另一种是模型是建立车辆桥梁系统的耦合方程，桥梁结构采用有限元及模态分析法与子结构法模拟，车辆考虑为多自由度刚体，车桥耦合方程一般采用直接积分法求解［11-12］。前者时间步长的选取要求较高，后者则因车桥耦合系统的系数矩阵会随着车辆在桥上位置的变化而发生改变，这样在每一时间步求解时都必须重新产生和分解，而且随着车桥系统计算模型的复杂性增加，耦合的自由度数也将变大，使得计算量变大。

本文在华东交通大学雷晓燕教授［13］车辆-无砟轨道-桥梁四层梁模型的基础上，提出了新型轨道-桥梁单元和动轮单元，模型中只研究轮轨竖向动力响应；上部车辆系统和下部轨道系统沿线路方向左右对称，取结构的一半进行研究。……