高速铁路简支梁桥桥上震致轨道谱敏感性因素研究及预测

作     者：左勇健 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蒋丽忠;周旺保

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：高速铁路 轨道-桥梁系统 地震作用 轨道不平顺谱 预测 

摘      要：地震作用下,轨道结构不可避免地会发生损伤,而震致轨道谱能对震后轨道状态进行量化评价,对指导震后抢险救灾、震后轨道维修工作以及震后行车速度有着重要意义。本文主要围绕震致轨道谱开展以下研究工作:(1)以国内典型的CRTS II型板式无砟轨道-简支梁桥为工程背景,采用ANSYS有限元分析软件建立相应的轨道-桥梁非线性有限元模型,并以试验结果对其合理性做出验证,最后从轨道不平顺的定义出发,利用该模型研究了四类震后轨道残余不平顺的分布模式。研究表明,四类震致轨道不平顺中,轨向不平顺最为显著。(2)基于快速傅立叶变换原理将震致轨道不平顺转化为震致轨道谱,利用统计学方法构造了基于95%保证率的震致轨道谱曲线,最终根据震致轨道谱曲线形态特征对其进行多项式拟合,得到规范化的震致轨道拟合谱曲线及拟合参数。研究表明:四类震致轨道谱中轨向轨道谱幅值最大,且在各个频率点上均满足对数正态分布。(3)利用震致轨道拟合谱生成方法,探讨主要地震因素(包括场地类别、震中距)以及主要结构参数(包括桥梁跨数、桥梁墩高)分别对震致轨道谱特性的影响规律。研究发现,桥梁跨数对轨道谱幅值的影响程度不大,而其余三者均有较大影响。此外,提出多因素组合工况下简支梁桥震致轨道预测谱拟合参数取值表,用于快速生成特定地震下特定结构的震致轨道谱,基于三角级数法原理反演出震致轨道模拟不平顺,结合Matlab搭建的车-轨-桥耦合系统,验证参数取值表的适用性。本文有图72幅,表24个,参考文献93篇