列车风作用下桥上防风屏障的疲劳性能分析

张 田，姚常伟，王佳鑫，夏 禾

(1.大连海事大学交通运输工程学院，辽宁 大连 116026；2.北京交通大学 土木建筑工程学院，北京 100044)

为了确保高速列车在强风区域的安全运营，减少列车停驶次数，降低安全风险，常在线路旁安装防风屏障[1-3]。防风屏障受到自然风荷载和列车高速运行经过时产生的脉动力荷载共同作用，一旦发生倾覆，将对列车运行造成严重威胁。因此，防风屏障结构自身的安全性不容忽视，尤其应注意防风屏障的材料和遭受的荷载性质，易引起结构的疲劳问题。然而，目前关于防风屏障在自然风及车致脉动风力作用下的疲劳性能分析较少，多数研究以声屏障为对象[4-7]，或者对风屏障的静动力响应进行分析[8-9]。本文采用有限元分析软件ANSYS建立防风屏障模型，并在模型中施加自然风荷载和列车引起的脉动风荷载。根据已有研究成果[4]，可把长距离的声屏障模型简化为具有典型特点的有限长度声屏障进行计算，类比于声屏障，防风屏障由于在长度方向上均为等间隔的相同结构形式，也能像声屏障一样作同样的简化处理。以某箱形梁桥上安装单侧4 m高度防风屏障为例，建立防风屏障的有限元模型，分析各种荷载作用下的疲劳性能，进行疲劳寿命评估。

1 自然风脉动风荷载计算

对风屏障结构进行动力分析时，风荷载多采用脉动风压，而对风场的描述多为风速谱，因此需将风速谱转化为风压谱。将风速v分为2部分，即平均风速v—和脉动……