检索结果-南通市图书馆

桥墩沉降下纵连板式轨道与桥面间动态接触行为及其对列车动态特性的影响

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土木工程学报 2021年第1期54卷 97-105页

作者：陈兆玮重庆交通大学重庆400074

桥墩沉降在高速铁路运营过程中不可避免,其会导致纵连板式轨道与桥面之间的变形不协调,进而引起底座与桥面之间的动态接触行为,恶化轨道力学性能并最终影响列车正常运行。这对这一问题,文章首先研究该动态接触过程的产生机制,并基于列车... 详细信息

桥墩沉降在高速铁路运营过程中不可避免,其会导致纵连板式轨道与桥面之间的变形不协调,进而引起底座与桥面之间的动态接触行为,恶化轨道力学性能并最终影响列车正常运行。这对这一问题,文章首先研究该动态接触过程的产生机制,并基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论提出纵连板式轨道和桥面间动态接触行为的研究方法;借助该方法从静态与动态两个角度研究桥墩沉降下轨道-桥梁动态接触行为;在此基础上探讨列车通过时的动态特性。结果表明:桥墩沉降和列车荷载会导致底座与桥面出现三处明显的动态接触区域;桥墩沉降导致的相邻桥墩处梁体上拱位移远小于沉降桥墩处的梁体下沉,但是沉降对上拱区域力学特性的影响却不可忽略;轨道的纵向连接特性可以在一定程度上缓解高速列车通过沉降区域时的振动;轨道随机不平顺不能完全掩盖桥墩沉降对系统动态特性的影响,表明沉降对系统的影响是不可忽视的。

关键词：桥墩沉降列车-轨道-桥梁动力相互作用纵连板式轨道动态接触高速铁路

轨道刚度不平顺对高速车-轨-桥系统振动的影响

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哈尔滨工业大学学报 2021年第9期53卷 126-134页

作者：陈兆玮重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 牵引动力国家重点实验室(西南交通大学) 成都610036

轨道刚度不平顺从轨面上难以区分,当列车通过时则会产生巨大的轮轨冲击或轨道变形,严重影响系统的安全平稳运营。针对该问题,首先解析推导了轨道刚度不平顺的数学表达式,并基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论建立了高速列车-板式轨道-... 详细信息

轨道刚度不平顺从轨面上难以区分,当列车通过时则会产生巨大的轮轨冲击或轨道变形,严重影响系统的安全平稳运营。针对该问题,首先解析推导了轨道刚度不平顺的数学表达式,并基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论建立了高速列车-板式轨道-轨桥耦合动力学模型;在此基础上从时域和频域角度研究了常规型轨道刚度不平顺对系统的影响;并以扣件失效为例,研究了缺陷型轨道刚度不平顺对系统动态特性的影响规律。结果表明:轨道刚度不平顺对系统振动有明显影响;轮轨力、轮对加速度及构架沉浮加速度等列车振动响应明显,表现出扣件间距及轨道板长度的周期性影响;在所考察的指标中,构架点头加速度对轨道刚度不平顺最为敏感;当考虑结构弹性后,轨道板边缘位置处的振动较板中位置处的振动大,两位置处钢轨加速度幅值比为1.17,而轨道板的加速度比值则达到了2.2;常规型轨道刚度不平顺主要引起结构周期振动,可能导致系统共振,加速结构损伤;缺陷型轨道刚度不平顺会造成轮轨冲击,严重时导致轮轨垂向力和轮重减载率超标,威胁行车安全;列车在250~350 km/h之间速度运行时,失效扣件的数量最多为1个。

关键词：列车-轨道-桥梁动力相互作用轨道刚度不平顺自由梁扣件失效结构弹性

流冰撞击作用下川藏铁路桥梁振动抑制及行车安全研究

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振动与冲击 2022年第8期41卷 72-78,85页

作者：李鹏浩翟婉明和振兴石广田兰州交通大学机电工程学院兰州730070 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

流冰撞击作用是川藏铁路复杂艰险山区桥梁可能的自然灾害。为了评估动力吸振器(dynamic vibration absorbers,DVA)对流冰撞击作用下桥梁的振动抑制特性和对桥上列车走行性的影响,基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论和DVA设计方法,建立... 详细信息

流冰撞击作用是川藏铁路复杂艰险山区桥梁可能的自然灾害。为了评估动力吸振器(dynamic vibration absorbers,DVA)对流冰撞击作用下桥梁的振动抑制特性和对桥上列车走行性的影响,基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论和DVA设计方法,建立了考虑流冰撞击荷载影响的列车-轨道-桥梁-DVA动力学模型。研究了DVA对冰击荷载作用下桥梁结构横向振动的抑制效果,并分析了其对桥上列车走行性的影响。结果表明:在桥梁墩顶附加DVA后,能有效抑制冰击荷载作用下桥梁结构的横向振动,且列车过桥时的车体横向振动加速度、横向轮轨力、脱轨系数和轮重减载率等动力学指标均明显减小;当行车速度增大到200 km/h时,DVA对车辆动力学响应依然有较好的减振效果;保持行车速度不变,增大DVA的质量比,车辆动力学响应的减振率均增大。试验表明,桥上安装DVA对铁路桥梁抵抗流冰撞击和桥上列车的走行性均有利。

关键词：铁路桥梁流冰撞击列车-轨道-桥梁动力相互作用动力吸振器(DVA) 振动抑制

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混凝土桥梁低频结构噪声数值模拟与现场实测

铁道学报 2013年第3期35卷 89-94页

作者：李奇吴定俊同济大学桥梁工程系上海200092

提出一种列车激振下混凝土桥梁低频结构噪声数值预测方法,以获取结构噪声时间、频率及空间特性。采用有限元法和模态叠加法求解列车-轨道-桥梁动力相互作用系统瞬态响应,重点关注桥梁高频局部振动。采用边界元法求解桥梁模态声传递向量... 详细信息

提出一种列车激振下混凝土桥梁低频结构噪声数值预测方法,以获取结构噪声时间、频率及空间特性。采用有限元法和模态叠加法求解列车-轨道-桥梁动力相互作用系统瞬态响应,重点关注桥梁高频局部振动。采用边界元法求解桥梁模态声传递向量,将其与桥梁模态坐标频谱相乘得到空间各场点声压频谱,再对声压频谱进行快速傅里叶逆变换获得相应声压时程。以上海轨道交通预应力混凝土U形梁为例,进行振动与噪声现场实测,将桥梁不同部位局部振动加速度和不同场点声压测试数据与数值模拟结果进行比较。结果表明:模拟和测试结果在时程曲线及频谱曲线上均吻合较好。

关键词：混凝土桥梁结构噪声列车-轨道-桥梁动力相互作用现场实测

泥石流冲击下山区铁路车-轨-桥系统动力学行为特性研究

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振动与冲击 2024年第22期43卷 37-44,95页

作者：李鹏浩和振兴李斌强杨力兰州交通大学机电工程学院兰州730070

随着全球极端降雨事件愈发常见,复杂艰险山区泥石流灾害发生频次大幅增加,研究泥石流冲击作用下车-轨-桥系统动力学行为特性对保证桥上列车行车安全性具有重要意义。基于光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)理论,... 详细信息

随着全球极端降雨事件愈发常见,复杂艰险山区泥石流灾害发生频次大幅增加,研究泥石流冲击作用下车-轨-桥系统动力学行为特性对保证桥上列车行车安全性具有重要意义。基于光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)理论,建立泥石流冲击桥墩精细化模型,模拟泥石流冲击桥墩动态演化过程,获取泥石流冲击荷载,构建考虑泥石流冲击作用影响的车-轨-桥系统动力学模型,研究泥石流冲击桥墩作用下车辆和桥梁动力学响应变化趋势,探讨泥石流冲击强度和行车速度对桥上列车行车安全性的综合影响,明确桥上列车行车安全阈值。结果表明:SPH方法可以较好地模拟泥石流冲击桥墩动态过程,冲击过程中出现了明显的浆体爬高、回淤等现象;泥石流冲击作用引起桥梁在横向自振频率附近更剧烈的振动,可能加剧桥梁结构的损伤破坏;当泥石流荷载强度超过4.4 MN时,行车速度200 km/h列车的脱轨系数和轮重减载率均超出安全限值;当泥石流荷载强度超过6.2 MN时,行车速度160 km/h列车的轮重减载率超出安全限值,列车运行中可能面临脱轨的风险。研究成果旨在为泥石流灾害发生时桥上列车走行性能评估提供理论依据。

关键词：复杂艰险山区泥石流灾害光滑粒子流体动力学(SPH) 列车-轨道-桥梁动力相互作用行车安全

刚构桥矩形空心-双薄壁组合桥墩纵向刚度研究

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华中科技大学学报（自然科学版） 2021年第1期49卷 116-121页

作者：陈兆玮重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 林同棪国际工程咨询(中国)有限公司重庆401121

针对矩形空心-双薄壁组合桥墩纵向刚度的设计方法尚不完善的问题,提出一种基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论的矩形空心-双薄壁组合桥墩纵向刚度确定方法.首先,基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论建立考虑桥轨关系和轮轨关系的列车-... 详细信息

针对矩形空心-双薄壁组合桥墩纵向刚度的设计方法尚不完善的问题,提出一种基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论的矩形空心-双薄壁组合桥墩纵向刚度确定方法.首先,基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论建立考虑桥轨关系和轮轨关系的列车-轨道-桥梁动力相互作用模型,在此基础上完善钢轨多种附加应力的计算方法;然后,考虑桥墩刚度对扣件上拔力和墩顶纵向位移的影响,以重庆地铁实际工程为例,确定轨道桥矩形空心-双薄壁组合桥墩纵向刚度.研究表明:提出的组合桥墩纵向刚度研究方法可有效用于求解钢轨应力及确定桥墩合理纵向刚度;钢轨底部边缘动弯曲应力和温度应力未随桥墩纵向刚度而变化,而钢轨伸缩应力对桥墩刚度变化最为敏感;桥墩纵向刚度对扣件上拔力以及墩顶纵向位移均有明显影响;对于所研究的矩形空心-双薄壁组合桥墩,其墩底尺寸建议不小于7.4 m,此时刚构桥墩的合成线刚度为61.4 MN/m.

关键词：列车-轨道-桥梁动力相互作用桥墩刚度地铁钢轨应力双薄壁桥墩

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桥墩沉降下山地齿轨车辆基本振动特性

振动工程学报 2024年

作者：陈兆玮张梦琪王浪陈志辉杨吉忠重庆交通大学机电与车辆工程学院中铁二院工程集团有限责任公司科学技术研究院

齿轨铁路线路存在大量超大坡度桥梁，而桥墩沉降问题难以避免，这将导致齿轨线路平顺性下降，威胁列车运行安全性和平稳性。针对该问题，本文基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论和齿轮动力学，建立考虑齿轮-齿轨非线性啮合行为和轮轨... 详细信息

齿轨铁路线路存在大量超大坡度桥梁，而桥墩沉降问题难以避免，这将导致齿轨线路平顺性下降，威胁列车运行安全性和平稳性。针对该问题，本文基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论和齿轮动力学，建立考虑齿轮-齿轨非线性啮合行为和轮轨非线性接触行为的山地齿轨车辆-齿轨（轨道）-桥梁系统耦合动力学模型，探究三种不同桥墩沉降形式（单桥墩沉降、连续桥墩沉降、间隔桥墩沉降）下齿轮-齿轨啮合行为以及齿轨车辆动态特性，并在此基础上对比了不同形式桥墩沉降对齿轨车辆振动的影响程度。研究结果表明：桥墩沉降对齿轨系统的影响主要体现在车辆垂纵向加速度，其振动主频分别位于1～2 Hz和8～9 Hz；单墩沉降工况与双墩沉降工况对齿轨-桥梁系统基本振动特性影响相似，但相比于双墩沉降工况，单墩沉降对齿轨车辆纵向加速度影响更为显著，同时，其啮合频率波动也明显增大；桥墩沉降会造成齿轮偏移量增大，进而导致齿轮-齿轨啮合不稳定，在桥墩沉降量为6 mm时，开始出现脱啮问题，严重威胁齿轨车辆运行安全性。

关键词：齿轨铁路齿轮-齿轨动力学桥墩沉降列车-轨道-桥梁动力相互作用振动特性

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桥梁错台现象下齿轨-桥梁系统力学性能研究

工程力学 2024年

作者：陈兆玮李长林王浪张梦琪李世辉袁密奥重庆交通大学机电与车辆工程学院西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室重庆交通职业学院

桥上齿轨铁路在服役过程中难免会出现桥梁错台现象，从而导致齿轨变形异常，进而使齿轨和连接部件的局部应力激增，极有可能对齿轨结构造成破坏，最终严重威胁车辆的运行安全与稳定性。本文构建桥梁错台下车辆-齿轨(轨道)-桥梁系统非线... 详细信息

桥上齿轨铁路在服役过程中难免会出现桥梁错台现象，从而导致齿轨变形异常，进而使齿轨和连接部件的局部应力激增，极有可能对齿轨结构造成破坏，最终严重威胁车辆的运行安全与稳定性。本文构建桥梁错台下车辆-齿轨(轨道)-桥梁系统非线性动力相互作用模型，研究齿轨车辆在错台现象下通过大坡度桥梁时齿轨变形、应力、加速度及连接螺栓应力变化规律，并在此基础上提出了桥梁错台的安全控制阈值。结果表明：在齿轮齿轨啮合作用和轮轨作用等多荷载综合作用下，错台现象极有可能导致齿轨连接螺栓发生断裂。针对本文研究参数，桥梁跨中位置处的齿轨最大变形达11.15 mm；当错台量为7.07 mm时，螺栓达到其许用剪切强度；桥梁错台对齿轨振动和应力的影响不大。研究结果可为桥上齿轨铁路设计及后运维提供理论参考。

关键词：齿轨铁路列车-轨道-桥梁动力相互作用错台现象大坡度桥梁安全阈值

弹性车轮对地铁车辆-大跨度桥梁系统振动的抑制特性研究

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弹性车轮对地铁车辆-大跨度桥梁系统振动的抑制特性研究

作者：蒲前华重庆交通大学

学位级别：硕士

在多河流、多山脉等复杂城市(如重庆)中,地铁线路不得不跨越大江大河,从而设计并修建了大量的大跨度桥梁以连通两岸的交通,包括桥梁跨度超过600 m的超大跨度桥梁结构。地铁经过桥梁时引起桥梁振动,而桥梁的振动又通过轨道传递给地铁列车... 详细信息

在多河流、多山脉等复杂城市(如重庆)中,地铁线路不得不跨越大江大河,从而设计并修建了大量的大跨度桥梁以连通两岸的交通,包括桥梁跨度超过600 m的超大跨度桥梁结构。地铁经过桥梁时引起桥梁振动,而桥梁的振动又通过轨道传递给地铁列车,引起地铁列车振动,从而产生车-轨-桥耦合振动。与中小跨径桥梁相比,大跨度桥梁的低刚度特性加剧了车-轨-桥耦合振动。弹性车轮是轮箍和轮芯之间增设了橡胶,依靠橡胶的减振特性,有效降低了轮轨相互作用力,目前广泛运用于有轨电车、轻轨等中小运量城轨系统,由于国外对环境和舒适度的关注,率先将弹性车轮运用在地铁上,如西班牙马德里地铁、墨西哥蒙德雷地铁以及丹麦哥本哈根地铁等线路,但目前由于地铁轴重大、速度快等因素限制了弹性车轮在国内地铁中的应用。因此,从动力学角度将弹性车轮考虑在地铁中,研究弹性车轮对地铁车辆-轨道-大跨度桥梁耦合振动的影响,提出弹性车轮适于地铁车辆-大跨度桥梁耦合系统下的动力学参数,考虑弹性车轮橡胶材料的非线性因素,探讨了线弹性车轮和非线性弹性车轮在车桥耦合振动的减振特性,以期推广弹性车轮在地铁车辆-大跨度桥梁系统中的应用范围,从而降低车桥耦合振动。首先,对弹性车轮橡胶材料进行力学试验,探讨了线弹性车轮和非线性弹性车轮的轮箍和轮芯之间的力学关系,并构建了线弹性车轮和非线性弹性车轮多体动力学模型。基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论,建立了考虑弹性车轮(线弹性车轮与非线性弹性车轮)的地铁车辆-大跨度桥梁耦合动力学模型,其中包含弹性车轮、地铁车辆、轨道、大跨度桥梁三个子模型,采用轮轨关系和桥轨关系实现车桥耦合作用。基于多体动力学建立了分别考虑线弹性车轮和非线性弹性车轮的地铁车辆模型,共55个自由度。并采用非线性临界速度验证考虑弹性车轮的地铁车辆模型,证明了该模型的合理性。钢轨简化为欧拉梁。基于有限元法建立大跨度桥梁模型,并通过模态试验和桥梁自振特性分析验证了桥梁模型的可靠性。轨道不平顺考虑为美国五级谱长波和Sato谱短波联合激扰。为了保证计算的稳定性,选择Newmark-β积分方法,实现车辆、轨道和桥梁的运动方程求解和迭代。然后,采用考虑线弹性车轮的地铁车辆-轨道-大跨度桥梁耦合动力学模型,对比分析了考虑刚性车轮和弹性车轮的地铁通过大跨度桥梁的安全性、平稳性以及桥梁的动力学性能,并研究了线弹性车轮对车桥耦合振动的影响。进一步优化了线弹性车轮在地铁车辆-大跨度桥梁耦合振动系统下的动力学参数,以后续弹性车轮动力学研究提供参考,在此基础上,对优化后的线弹性车轮对地铁车辆-大跨度桥梁耦合振动的影响。研究表明,相对于刚性车轮,弹性车轮在地铁车辆-大跨度桥梁耦合系统更具有一定的优势,弹性车轮橡胶刚度为30 M·N/m和400 k N·s/m时,弹性车轮对该系统的抑制效果显著。其次,探讨了弹性车轮橡胶的黏弹性特性,推导弹性车轮系统中橡胶弹性模量与刚度的映射关系,并确定黏弹性橡胶材料的刚度特性。基于橡胶Yeoh本构模型,建立整体车轮、线弹性车轮、非线性弹性车轮以及接触弹性车轮瞬态动力学模型。研究了变轮轨接触点的轮轨力作用下四种车轮的动态特性,以及不同橡胶材料对弹性车轮的动态特性的响应。结果表明,相对于传统整体车轮,弹性车轮降低了车轮振动;考虑弹性车轮的橡胶非线性对动力学有着不可忽略的重要影响,而弹性车轮各部件之间的接触非线性对动力学影响不显著;弹性车轮动态特性随橡胶硬度增大而加剧。最后,采用分别考虑线弹性车轮和非线性弹性车轮的地铁车辆-轨道-大跨度桥梁耦合动力学模型,研究了线弹性车轮和非线性弹性车轮对地铁车辆-大跨度桥梁耦合振动系统的影响。研究表明,非线性弹性车轮对地铁车辆-大跨度桥梁耦合振动的抑制效果较线弹性车轮好,但由于橡胶的非线性特性阻碍了计算的稳定性和增加了成本,对于大型系统而言,线弹性车轮又具有一定优势。

关键词：弹性车轮地铁车辆列车-轨道-桥梁动力相互作用结构非线性减振