本文選題：鐵路橋梁　切入點：高速列車　出處：《北京交通大學》2013年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：風災是影響鐵路運營安全的主要自然災害之一,尤其是我國西北地區(qū),鐵路經過幾大風區(qū),時常發(fā)生列車停駛或傾覆事故,是我國乃至世界上鐵路風災最嚴重的地區(qū)。 建于大風區(qū)的橋梁,受到風力的激擾會產生強烈的振動,同時,高速運行的列車在強勁的橫向風壓作用下,在橋上脫軌、傾覆的可能性大大增加。因此,對風荷載作用下車輛與橋梁耦合振動系統進行綜合研究,并采取防風措施以確保列車在橋上的運行安全性,對于風區(qū)鐵路橋梁和防風措施的設計建造具有重要的理論和工程意義。本文以在建的蘭新鐵路第二雙線為研究背景,旨在建立一種合理的分析框架,對風荷載作用下車輛與橋梁耦合系統的振動響應做出估計,以便評價橋梁的動力性能和橋上高速列車的走行性能。同時對提高列車運行安全的防風結構進行研究,使橋梁在強風發(fā)生時盡量少甚至不限制行車。全文的主要內容及成果如下： (1)通過對國內外風致列車事故進行綜述,闡明了風場中防護列車安全的重要性。然后對車橋耦合振動、風致橋梁振動、風場中車橋系統振動分析以及風場中列車運行安全性和防風措施的研究現狀進行了歸納總結,明確了現階段風—車一橋系統動力分析和防風措施研究的熱點問題,在繼承前人工作的基礎上確定了本文的研究內容及主要方法。 (2)對橋址區(qū)的風場特性進行了分析,并采用改進的數值方法模擬了橋址區(qū)脈動風速時程曲線。分析了風場的平均風特性和脈動風特性以及地形、地貌對風特性的影響,著重分析了大風區(qū)興建的蘭新鐵路第二雙線上橋梁所處的風環(huán)境,戈壁地區(qū)的風沙流特性及其對防風屏障的影響。詳述了隨機脈動風場的數值模擬計算公式,并以白楊河連續(xù)梁橋橋面及橋墩各點風速模擬為例加以實現。 (3)對防風屏障進行了初步選型并分析了防風屏障對車橋系統氣動性能的影響。根據計算流體力學(CFD)的相關原理,選擇合適的湍流模型對氣流經過防風屏障這一空氣動力學問題進行數值模擬,針對幾種防風屏障的設計方案,分析了不同設計參數(包括開孔率、高度等)的防風屏障對風速的影響規(guī)律,對橋上防風屏障的防風效果及有效防護區(qū)域進行定量分析,初步探討防風屏障的合理形式和主要設計參數的合理取值。任何形式的防風屏障,都會對橋面風場產生影響,加強紊流效應,使橋梁結構周圍風場更加復雜,當列車駛過時作用于列車上的風荷載與沒有設置防風屏障時有明顯區(qū)別,尤其是在列車的背風側。 (4)建立了考慮橋上安裝防風屏障時風荷載作用下車橋系統動力相互作用分析模型,編制了相應的計算分析程序。針對橋上安裝不同類型風屏障的情況,考慮風—車—橋—風屏障系統的動力相互作用,計算了強風與列車共同作用下橋梁和列車的動力響應及行車安全性指標,相較于無風屏障時,差異明顯。以蘭新鐵路第二雙線上的10跨簡支箱梁橋為例,分為無風屏障、全段安裝單側4m風屏障、單側7m風屏障及雙側7m風屏障四種情形,計算分析不同風速、不同車速條件下的車橋動力響應。 (5)推導了列車進出防風屏障時車體上的風荷載變化計算公式,討論了風載突變對列車運行安全的影響；并且計算了列車運行引起的風屏障上的氣動脈沖力,將其作用于風屏障進行時程分析,得到風屏障的動力響應,同時考慮了外部自然風的作用。以蘭新鐵路第二雙線上的10跨簡支箱梁橋為例,在橋上200m區(qū)段安裝單側4m風屏障、單側7m風屏障和雙側7m風屏障與無風屏障及全段安裝同樣風屏障時車輛的動力響應及行車安全性指標進行對比；計算了單側4m風屏障在自然風荷載、氣動脈沖力荷載以及二者組合時關鍵節(jié)點的動力響應。 (6)基于自編的計算分析程序,計算了蘭新鐵路第二雙線上常用跨度簡支箱梁橋、簡支T梁橋、簡支槽梁橋以及白楊河連續(xù)梁橋列車運行時車輛、橋梁的動力響應,考慮橋上全段安裝風屏障和橋上部分區(qū)段安裝風屏障等不同情況。根據列車走行性能的評價方法和指標,計算了不同風速下列車的最大安全運行速度,提出了風場中安裝不同風屏障的橋梁上列車安全運行車速閾值曲線。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：U298.1;U216.413

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 郗艷紅;毛軍;李明高;張念;馬小云;;高速列車側風效應的數值模擬[J];北京交通大學學報;2010年01期

2 王慶波,汪勝,許克賓,夏禾;高速鐵路連續(xù)梁橋動力響應分析[J];北方交通大學學報;1997年04期

3 趙麗濱;龍麗平;蔡慶云;;列車風致脈動力下聲屏障的動力學性能[J];北京航空航天大學學報;2009年04期

4 黃林;廖海黎;李永樂;;橫向風與列車風聯合作用下車橋系統繞流分析[J];鐵道科學與工程學報;2006年06期

5 張健;;鐵路防風柵抗風性能風洞試驗研究與分析[J];鐵道科學與工程學報;2007年01期

6 李愛群,繆長青,李兆霞,韓曉林,吳勝東,吉林,楊玉冬;潤揚長江大橋結構健康監(jiān)測系統研究[J];東南大學學報(自然科學版);2003年05期

7 丁幼亮;李愛群;;潤揚長江大橋結構損傷預警系統的設計與實現[J];東南大學學報(自然科學版);2008年04期

8 鄭健;;中國高速鐵路橋梁建設關鍵技術[J];中國工程科學;2008年07期

9 郭文華,曾慶元;多跨簡支曲線軌道折線梁橋空間振動分析模型[J];工程力學;2003年02期

10 李小珍,蔡婧,強士中;京滬高速鐵路南京長江大橋列車走行性分析[J];工程力學;2003年06期

相關博士學位論文 前1條

1 陳銳林;強風作用下列車脫軌分析[D];中南大學;2008年

，

本文編號：1565522