本文關(guān)鍵詞：橋梁結(jié)構(gòu)剛度對高速列車—軌道—橋梁耦合系統(tǒng)動力特性的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

中國鐵道科學(xué)第３３卷

輛、軌道、橋梁３個子系統(tǒng)通過輪軌動態(tài)相互作用關(guān)系和橋軌相互作用關(guān)系耦合而成的一個大系統(tǒng)［６］。其中，車輛的動力學(xué)模型根據(jù)高速鐵路中常用的四軸機(jī)車車輛建立，包含３５個自由度［７＿８｜，軌道的動力學(xué)模型見文獻(xiàn)［９］。橋梁結(jié)構(gòu)采用有限元建模，依據(jù)不同形式的橋梁結(jié)構(gòu)，采用不同的單元

類型。在高速列車一軌道一橋梁耦合動力學(xué)模型中，采用輪軌空間動態(tài)耦合模型求解輪軌接觸幾何關(guān)系和計算輪軌力［７］。對于橋軌相互作用關(guān)系，橋

｜：二不同的軌道結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了橋軌相互作用力的表達(dá)式各不相同。本文的橋上軌道結(jié)構(gòu)形式為雙塊式無砟軌道，橋軌作用力的表達(dá)式見文獻(xiàn)［１０］。

圖１為簡支箱梁上采用雙塊式無砟軌道時高速列

車～軌道～橋梁系統(tǒng)的動力學(xué)模型。圖中Ｋ。。和Ｋ。分別為一系懸掛橫向和垂向剛度（每軸箱）；Ｃｐ，和Ｃ，分別為一系懸掛橫向和垂向阻尼（每軸箱）；Ｋ，，和Ｋ。分別為二系懸掛橫向和垂向剛度（轉(zhuǎn)向架－－０１１Ｉ）；Ｃ，。和Ｃ，：分別為二系懸掛橫向和垂向阻尼（轉(zhuǎn)向架一側(cè)）；Ｋ。。為橫向止擋剛度；Ｋ。為抗側(cè)滾剛度；Ｋ出和Ｋ。，，分別為扣件的橫向和垂向剛度；Ｃｐｈ和Ｃ。分別為扣件的橫向和垂向阻尼；ｄ。。和ｄ。分別為中央彈簧橫向和二系垂向減振器橫向距離之半；Ｈ。－，Ｈｓ。和Ｈ。。分別為車體質(zhì)心與搖枕質(zhì)心、搖枕質(zhì)心與構(gòu)架質(zhì)心、構(gòu)架質(zhì)心與輪對質(zhì)心的距離；島為二系橫向止擋間隙；Ｈｂ為橋梁形

心０到扣件支承點的距離；Ｙ。，Ｚ，－，囊，識和＆分別為車體的橫向、垂向、側(cè)滾、搖頭和點頭位移；ｙｔ，Ｚ．，西，蛾和＆分別為構(gòu)架的橫向、垂

向、側(cè)滾、搖頭和點頭位移；Ｙｗ，Ｚｗ，甌，吼

和風(fēng)分別為輪對的橫向、垂向、側(cè)滾、搖頭和點

圖１

高速列車一軌道橋梁耦合動力學(xué)模型

頭位移；Ｘｂ，Ｙｂ，五和氨分別為橋梁形心Ｏ處的縱向、橫向、垂向和轉(zhuǎn)角位移。

多跨簡支梁連續(xù)布置是高速鐵路橋梁中常采用

的方式，本文以該種形式的橋梁結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行分

析。簡支梁采用梁單元，按１０跨連續(xù)布置進(jìn)行建

模，以期消除橋頭邊界效應(yīng)。對于墩臺基礎(chǔ)，采用地基彈簧單元模擬［１１Ｉ。當(dāng)不考慮墩臺基礎(chǔ)橫向剮度時，在模型中約束墩臺基礎(chǔ)的橫向平動自由度。

１．２列車一軌道一橋梁動力學(xué)仿真通用軟件７ｎＢ—

ＳＩＭ２．０

基于列車一軌道一橋梁動力相互作用理論，在早期大量車橋耦合振動研究的基礎(chǔ)上，西南交通大

學(xué)、北京交通大學(xué)、中國鐵道科學(xué)研究院和中南大

學(xué)聯(lián)合開發(fā)了列車軌道橋梁動力學(xué)仿真通用軟件ＴＴＢＳＩＭ（現(xiàn)已升級到２．０版本）［３一卜¨］。該軟件可以針對不同類型高速列車運行于不同形式橋梁

進(jìn)行仿真ｉｆ｜算，得到車輛、軌道和橋梁的動力學(xué)響

應(yīng)，具備分析研究高速（快速）列車過橋安全性、

平穩(wěn)性、輪軌動力作用特性及橋梁動力特性的各項

基本功能。

以各種軌道不平順作為耦合振動系統(tǒng)的激振

源，采用該程序?qū)η厣蚩瓦\專線、京津城際高速鐵

路和武，、‘高速鐵路進(jìn)行的仿真分析結(jié)果與試驗結(jié)果

的對比，驗證了該程序的可靠性［１６’１７Ｉ。軟件的詳

細(xì)功能、結(jié)構(gòu)和計算流程詳見文獻(xiàn)［１１］。

本文采用該軟件計算高速列車軌道橋梁耦合系統(tǒng)的動力學(xué)特性。

２分析計算參數(shù)

為使計算結(jié)果具有一定的代表性，車輛模型參

數(shù)按某國產(chǎn)高速動車組取值，按８輛車編組，行車速度范圍取為２００～４００ｋｍ ｈ，計算速度間隔為５０ｋｍ ｈ～。軌道結(jié)構(gòu)采用高速鐵路雙塊式無砟軌道（６０ｋｇ－ｍ�。变撥壖芭涮卓奂晕覈掣咚勹F路的軌道不平順作為橋上線路激勵，不平順的波長范圍為２～１５０ｍ。橋梁選取我國高速鐵路常用的簡支箱梁橋，跨度取最常用的３２Ｉ＇Ｄ，按均一截面建模，橋墩采用圓形截面，直徑４ｍ，主要結(jié)構(gòu)參數(shù)見表１（表中的參數(shù)也是橋梁結(jié)構(gòu)的原始設(shè)計參數(shù)）。二期恒載取為１６０ｋＮ ｍ＿。。由此得到的剛度對應(yīng)于原始剛度，需要指出的是，原始剛度均滿足橋梁設(shè)計岡４度要求。墩臺基礎(chǔ)橫向平動剛

度取為６００ＭＮ １２１，其他方向的平動剛度和所

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