适用于新活载标准的铁路桥梁动力系数研究

论文摘要

我国高速铁路的荷载模式采用ZK活载图示,其对应的动力系数为引用UIC荷载图示的公式,而随着我国高速铁路运营里程的大量增加,有必要对线性桥规中ZK活载对应的动力系数进行进一步计算研究。本文以现有已建和在建的部分常用跨度简支梁和连续梁或连续刚构桥为研究对象,对现行桥规中的动力系数的合理性进行了分析,为进一步制定适用于ZK活载的动力系数提供参考。本文的主要内容如下：(1)综述了国内外桥梁动力系数的研究历史和研究现状,简要介绍了部分国家规范桥梁动力动力系数的计算方法,阐述了对适用于我国ZK活载的动力系数研究的必要性。(2)用梁段单元和空间梁元对若干座典型桥梁建立了动力学空间有限元分析模型,并对各桥的自振特性进行了分析计算,同时建立了车桥系统动力学分析模型以便于进一步进行桥梁运营动力系数仿真计算与分析。(3)对各典型桥梁在高速列车通过时的车桥系统空间动力响应进行了仿真计算与分析,得出了各工况下桥梁的运营动力系数,并将其变化趋势的峰值速度与理论共振速度进行了对比分析,二者吻合良好。(4)通过对列车荷载和ZK活载的等效线性荷载分别乘以运营动力系数和设计动力系数后二者的对比分析,对现行桥规中动力系数的合理性进行了研究。结果表明：现行桥规中动力系数计算公式在桥梁设计时偏于保守,且连续梁比简支梁和连续刚构桥更加保守,故有必要进一步完善现行规范中动力系数计算公式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 桥梁动力系数的概念
• 1.2.1 单自由度体系结构动力系数
• 1.2.2 桥梁结构动力系数
• 1.3 国内外桥梁动力系数的研究概况
• 1.3.1 国内外桥梁动力系数的研究历史
• 1.3.2 车桥系统耦合振动研究回顾
• 1.3.3 部分规范铁路桥梁动力系数计算式
• 1.3.4 我国动力系数的研究现状
• 1.4 本文的主要工作内容
• 第二章 车桥系统动力学分析模型
• 2.1 概述
• 2.2 车辆空间分析模型
• 2.2.1 基本假定和车辆空间位移模式
• 2.2.2 车辆空间振动总势能的计算
• 2.2.3 车辆刚度矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵、荷载矩阵的形成
• 2.3 桥梁空间分析模型
• 2.4 车桥时变系统空间振动方程的建立与求解
• 2.4.1 振动方程的建立
• 2.4.2 振动方程的求解
• 2.5 小结
• 第三章 常用跨度桥梁运营动力系数仿真计算与分析
• 3.1 典型桥梁设计方案简介
• 3.1.1 简支梁
• 3.1.2 连续梁
• 3.2 典型桥梁自振特性分析
• 3.2.1 典型桥梁有限元模型
• 3.2.2 典型桥梁自振特性分析
• 3.3 典型桥梁运营动力系数仿真计算与分析
• 3.3.1 轨道不平顺谱定义与分类
• 3.3.2 计算工况简介
• 3.3.3 典型桥梁计算动力系数结果与分析
• 3.3.4 典型桥梁共振速度分析
• 3.4 小结
• 第四章 现行桥规桥梁动力系数合理性研究
• 4.1 按现行桥规的典型桥梁设计动力系数计算
• 4.2 现行桥规桥梁动力系数合理性研究
• 4.3 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文及科研情况