本文關鍵詞：地震作用下軌道橋梁的動力響應及行車安全簡化分析方法研究

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【摘要】：軌道橋梁由于其占地面積小、空間利用率高、軌道平順度高等特點,已成為城市軌道交通的重要組成部分。隨著我國城市軌道交通的快速發(fā)展,軌道交通的安全性越來越受到人們的重視,我國是一個地震頻發(fā)的國家,地震作用是影響軌道橋梁上行車安全的重要因素,因此地震作用下軌道橋梁的行車安全性是必須重視的問題。 針對以上問題,本文根據(jù)已有的車-軌-橋系統(tǒng)動力方程編制了車-軌-橋系統(tǒng)地震響應分析程序,并以預應力混凝土箱型簡支軌道橋梁和箱型連續(xù)梁軌道橋為研究對象,分析軌道橋梁的動力響應及行車安全簡化分析方法。具體研究內容如下： (1)為研究地震波頻譜特性等對軌道橋梁行車安全的影響,分別將實測地震波、人工地震波、簡諧波輸入到車-軌-橋系統(tǒng)地震響應分析程序中,得到車-軌-橋系統(tǒng)在三種地震波作用下的動力響應,并進行對比分析,結果表明人工地震波作用下的車-軌-橋系統(tǒng)動力響應與實測地震波作用下的結果更相近,因此選用人工地震波作為輸入地震波； (2)根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》中對地震強度和周期的規(guī)定,采用三角級數(shù)法模擬生成不同強度和周期的人工地震波,并將其分別輸入到車-軌-橋系統(tǒng)地震響應分析程序中,計算車-軌-橋系統(tǒng)的地震響應； (3)采用日本關于行車安全度的評價指標作為地震時橋上車輛運行安全的評定標準,得到了列車脫軌臨界狀態(tài)時的橋梁動力響應；以列車脫軌臨界狀態(tài)時的橋梁動力響應作為橋梁振動的限值,統(tǒng)計得到了在不同強度和頻率的地震波作用下的橋梁振動限值,繪制橋梁振動限值曲線,并利用拉格朗日插值法得到曲線的數(shù)學表達式,以期供實際橋梁抗震設計時參考使用； (4)根據(jù)車輛發(fā)生危險時的運動狀態(tài)對精細的車-軌-橋系統(tǒng)模型進行簡化,得到簡化的車-軌-橋系統(tǒng)模型,利用力的平衡原理探討基于簡化模型的行車安全分析方法,并結合基于精細車-軌-橋系統(tǒng)模型的橋梁橫向振動限值計算得到簡化的行車安全評價標準。
【關鍵詞】：車-軌-橋系統(tǒng)模型 人工地震波 簡化模型 行車安全性限值
【學位授予單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U441.3;U447;U298.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1. 緒論8-17
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 軌道交通系統(tǒng)動力學問題9-10
• 1.3 國內外車橋振動問題研究歷程10-15
• 1.4 地震作用下車橋動力響應的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.5 本文主要內容16
• 1.6 本章小結16-17
• 2 地震作用下車-軌-橋系統(tǒng)的動力響應分析的精細模型17-28
• 2.1 車-軌-橋動力相互作用原理17
• 2.2 車輛-軌道-橋梁系統(tǒng)動力學建模方法17-18
• 2.3 車輛動力平衡方程組18-21
• 2.4 車-軌-橋系統(tǒng)動力方程21-25
• 2.4.1 車輛部分矩陣21-22
• 2.4.2 軌道-橋梁部分矩陣22-23
• 2.4.3 車-軌-橋相互作用部分矩陣23
• 2.4.4 系統(tǒng)荷載向量23-24
• 2.4.5 Newmark-β逐步積分法24-25
• 2.5 地震作用下的車-軌-橋系統(tǒng)動力方程25-27
• 2.6 本章小結27-28
• 3 基于精細車-軌-橋模型的地震響應分析28-66
• 3.1 Midas Civil有限元軟件簡介28
• 3.2 簡支軌道橋梁地震響應分析28-49
• 3.2.1 建立橋梁模型29-30
• 3.2.2 簡支梁橋模型頻域分析30-31
• 3.2.3 地震對簡支軌道橋梁動力響應的影響31-49
• 3.2.3.1 地震波的模擬31-33
• 3.2.3.2 實測地震波作用下簡支軌道橋梁的動力響應33-35
• 3.2.3.3 簡諧波作用下的車橋動力響應35-37
• 3.2.3.4 人工地震波作用下的車橋動力響應37-39
• 3.2.3.5 保證車輛運行安全的橋梁振動限值確定39-49
• 3.3 連續(xù)軌道橋梁地震響應分析49-65
• 3.3.1 建立橋梁模型50-51
• 3.3.2 連續(xù)軌道橋梁模型頻域分析51-52
• 3.3.3 地震對連續(xù)軌道橋梁動力響應的影響52-65
• 3.3.3.1 實測地震波作用下連續(xù)軌道橋梁的動力響應52-53
• 3.3.3.2 簡諧波作用下的車橋動力響應53-54
• 3.3.3.3 人工地震波作用下的車橋動力響應54-55
• 3.3.3.4 保證車輛運行安全的橋梁振動限值確定55-65
• 3.4 本章小結65-66
• 4 基于簡化車-軌-橋模型的行車安全分析66-70
• 4.1 理論推導66-68
• 4.2 理論應用68-69
• 4.3 本章小結69-70
• 5 研究成果與展望70-72
• 5.1 研究成果70-71
• 5.2 展望71-72
• 參考文獻72-77
• 申請學位期間的研究成果77-78
• 致謝78

【參考文獻】

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本文編號：826947