【摘要】：近年來,隨著我國高速鐵路的不斷發(fā)展,部分斜拉橋憑借其柔美的美學(xué)效果、可靈活設(shè)置的跨徑、簡便的施工及良好的經(jīng)濟性能等特點,目前在我國已經(jīng)成為鐵路建設(shè)的主流,但由于我國部分斜拉橋的起步較晚,其抗風(fēng)性能及動力特性的研究較少。本文以某部分斜拉橋為背景,采用三維數(shù)值模擬的方法對橫風(fēng)作用下車-橋系統(tǒng)的氣動性能進行研究,并對該斜拉橋的靜風(fēng)響應(yīng)以及風(fēng)和列車共同作用下橋梁動力特性進行分析。主要工作和結(jié)論如下:1.建立某部分斜拉橋的三維模型,采用數(shù)值模擬的方法,得到橋梁在不同風(fēng)場作用下的三分力系數(shù),分析了風(fēng)攻角、風(fēng)速及橋墩對橋梁三分力系數(shù)的影響,并采用有限元軟件Midas Civil對橋梁進行靜風(fēng)響應(yīng)分析。結(jié)果表明,在0°攻角下,當(dāng)風(fēng)速達到80m/s時,該斜拉橋未發(fā)生靜風(fēng)失穩(wěn),安全性可以得到保障。2.當(dāng)列車在橋梁上運行時會帶動周圍空氣運動,形成"列車風(fēng)",對橋梁周圍的流場特性產(chǎn)生巨大的影響,選取某型列車簡化模型,采用三車編組,采用滑移網(wǎng)格技術(shù)模擬列車在斜拉橋運行,對橫風(fēng)作用下列車通過橋梁時車-橋系統(tǒng)氣動性能進行分析。結(jié)果表明,橋梁和列車氣動力及氣動力矩隨著車速和風(fēng)速變化顯著。3.基于高速列車多體動力學(xué)基本理論,通過Simpack軟件建立列車的仿真模型,將橫風(fēng)作用下高速列車通過橋梁時的氣動力及氣動力矩施加到多體動力學(xué)模型中,得到其輪軌作用力。通過Midas Civil斜拉橋模型,分析橋梁在風(fēng)和列車共同作用下動力響應(yīng)。結(jié)果表明,列車在該斜拉橋上運行時對橋梁的橫向位移和橫向加速度有較大影響。
[Abstract]:In recent years, with the continuous development of high-speed railway in China, some cable-stayed bridges have become the mainstream of railway construction in our country because of their soft aesthetic effect, flexible span, simple construction and good economic performance. However, due to the late start of some cable-stayed bridges in China, there are few researches on their wind resistance and dynamic characteristics. In this paper, a part of cable-stayed bridge is used as the background, and the aerodynamic performance of the off-bridge system under cross-wind action is studied by using three-dimensional numerical simulation method. The static wind response of the cable-stayed bridge and the dynamic characteristics of the bridge under the action of wind and train are analyzed. The main work and conclusions are as follows: 1. The three-dimensional model of a partial cable-stayed bridge is established, and the three-point force coefficient of the bridge under different wind fields is obtained by numerical simulation. The influence of wind attack angle, wind speed and pier on the three-point force coefficient of the bridge is analyzed. The static wind response of the bridge is analyzed by finite element software Midas Civil. The results show that at 0 擄angle of attack, the static wind instability of the cable-stayed bridge does not occur when the wind speed reaches 80m/s, and the safety can be guaranteed. When the train is running on the bridge, it will lead to the movement of the surrounding air and form "train wind", which has a great influence on the characteristics of the flow field around the bridge. The simplified model of a certain type of train is selected and the three-car marshalling is adopted. The sliding grid technique is used to simulate the train running in the cable-stayed bridge. The aerodynamic performance of the vehicle-bridge system is analyzed when the train passes through the bridge under the action of crosswind. The results show that aerodynamic force and aerodynamic moment of bridge and train vary significantly with speed and wind speed. Based on the basic theory of multi-body dynamics of high-speed train, the simulation model of train is established by Simpack software. The aerodynamic force and aerodynamic moment of high-speed train passing through bridge under crosswind are applied to the multi-body dynamics model, and the wheel-rail force is obtained. The dynamic response of the bridge under the action of wind and train is analyzed by Midas Civil cable-stayed bridge model. The results show that the train running on the cable-stayed bridge has great influence on the lateral displacement and acceleration of the bridge.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U441.3

【參考文獻】

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本文編號：2299713