车桥耦合动力分析方法及验证

张楠*，田园，夏禾

School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China

Research Rail Transit—Article

车桥耦合动力分析方法及验证

张楠*，田园，夏禾

School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China

a r t i c l e i n f o

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Received 5 May 2016

Revised 25 May 2016

Accepted 26 November 2016

Available online 13 December 2016

车桥耦合系统

轮轨关系

全过程迭代法

现场试验

验证

本文系统研究了车桥耦合动力系统的分析方法。随着铁路技术的发展，车桥耦合动力分析日臻成熟，此类研究对评判桥梁设计方案、确保列车运行的安全性与平稳性具有重要意义。车桥耦合动力研究中考虑轨道不平顺、结构变形、风荷载、撞击荷载、结构损伤、基础冲刷和地震等因素的影响，其研究方法主要包括解析法、数值模拟法以及试验研究法三类。本文的车辆子系统模型以刚体动力学方法建立，桥梁子系统模型以有限元方法建立，竖向与横向轮轨关系分别以轮轨密贴假定和Kalker线性蠕滑理论定义。车桥耦合动力方程以全过程迭代法求解。算例讨论了CRH380BL高速列车通过我国标准设计桥梁的动力响应，计算了车速200～400 km·h–1范围内车辆与桥梁子系统的动力响应，并分析了振动发生的机理。

© 2016 THE AUTHORS. Published by Elsevier LTD on behalf of Chinese Academy of Engineering and Higher Education Press Limited Company. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license

(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

1. 概述

1.1. 车桥耦合动力分析的研究背景

随着行车速度的提高、荷载的加大，桥梁结构的动力问题日益突出，列车过桥时由于桥梁振动导致的结构安全性、动力承载力和使用可靠性等正在成为人们广泛关注的重要问题。车桥动力反应的分析结果可直接用于桥梁动力性能评估、动力加固方法的确定和加固效果的评估。因此，对车辆-桥梁动力相互作用进行综合研究，保障桥梁动力性能及行驶车辆的走行性和安全性，是铁路桥梁研究设计的工程需要，具有十分重要的意义。……