地震作用下高速鐵路列車-無(wú)砟軌道-橋梁系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)及走行安全研究.pdf

1、隨著高速鐵路橋梁占線路比例的增加地震發(fā)生時(shí)列車過(guò)橋概率隨之變大，地震與高速列車耦合動(dòng)力作用對(duì)車-橋系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)、橋上列車運(yùn)行安全的影響將會(huì)加劇，這種動(dòng)力學(xué)行為隨著列車運(yùn)行速度的增加將會(huì)更加復(fù)雜。探明這種耦合動(dòng)力學(xué)作用機(jī)理，對(duì)分析地震作用下高速列車-橋梁系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)及研究列車安全行車限值具有重要意義。本文在總結(jié)和吸收既有研究成果的基礎(chǔ)上，以高速鐵路簡(jiǎn)支梁橋及CRTSⅡ板式無(wú)砟軌道為工程背景，建立了地震作用下高速鐵路列車-無(wú)砟軌道-橋梁的動(dòng)

2、力分析方法，編制了相應(yīng)動(dòng)力分析軟件，探討了地震作用下高速鐵路列車-無(wú)砟軌道-橋梁動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)計(jì)參數(shù)，建議了不同參數(shù)條件下高速列車在橋上安全行車限值要求，可為高速鐵路橋梁抗震設(shè)計(jì)和地震作用下安全行車提供參考。本文主要完成了如下創(chuàng)新研究工作:
　　 (1)利用SHAKE91程序及改進(jìn)Penzien模型確定縱向和水平向成層土阻抗系數(shù)，提出了改進(jìn)6彈簧模型模擬樁土動(dòng)力相互作用，建立了高速鐵路列車-無(wú)砟軌道-橋梁-支座-橋墩-樁土精細(xì)

3、化模型，可較為準(zhǔn)確地分析樁土相互作用對(duì)高速鐵路橋梁地震響應(yīng)的影響。
　　 (2)引進(jìn)PEER-NGA強(qiáng)震記錄以滿足實(shí)際強(qiáng)震記錄加速度時(shí)程計(jì)算需要，基于滿足消除零頻含量和能量過(guò)程有限條件的地震動(dòng)功率譜模型，編制了生成不同場(chǎng)地類別的人造地震波計(jì)算程序，以滿足人工模擬地震加速度時(shí)程計(jì)算需要;通過(guò)與目標(biāo)反應(yīng)譜對(duì)比分析，提出了可滿足高速鐵路列車-無(wú)砟軌道-橋梁動(dòng)力方程進(jìn)行地震響應(yīng)計(jì)算需要的人造地震波。
　　 (3)基于Hertz線

4、性化接觸理論和Kalker線性蠕滑理論，將CRTSⅡ板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的鋼軌、軌道板和底座納入列車-橋梁耦合系統(tǒng)動(dòng)力分析模型之中;建立了地震作用下高速鐵路列車-無(wú)砟軌道-橋梁系統(tǒng)空間耦合振動(dòng)模型及分析方法，編制了相應(yīng)的計(jì)算軟件，計(jì)算結(jié)果與京滬高速鐵路濉河特大橋動(dòng)力試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果吻合良好，并與高速列車-橋梁系統(tǒng)模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析表明，該模型可較精確地分析列車-無(wú)砟軌道-橋梁系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)和列車走行安全性能，可用于系統(tǒng)的地震分析。