【摘要】：以黃韓侯鐵路新黃河特大橋156m簡(jiǎn)支鋼桁梁橋作為工程背景,建立車輛動(dòng)力模型、橋梁有限元模型并考慮輪軌關(guān)系,以蛇形運(yùn)動(dòng)和軌道不平順作為系統(tǒng)的自激激勵(lì)源,利用大型有限元軟件ANSYS以及UM(Universal Mechanism)動(dòng)力學(xué)分析軟件聯(lián)合進(jìn)行仿真分析。從橋梁結(jié)構(gòu)的橋門架、寬跨比、曲線鋼桁梁橋和車輛系統(tǒng)的軌道不平順以及貨車編組角度出發(fā),研究大跨度簡(jiǎn)支鋼桁梁橋車-橋耦合振動(dòng)的影響因素。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析得出:鋼桁梁橋橋門架對(duì)橋梁跨中加速度影響較大;曲線鋼桁梁橋隨著線路半徑的增大,各車輛動(dòng)力響應(yīng)參數(shù)逐漸變小,輪軌力受到影響;鋼桁梁橋?qū)捒绫鹊脑黾邮沟脵M向剛度隨之增加,橋梁橫向振動(dòng)變小;各項(xiàng)車輛動(dòng)力響應(yīng)均隨著軌道情況變差而總體呈現(xiàn)逐漸增大趨勢(shì),車輛安全性、舒適性和平穩(wěn)性指標(biāo)逐漸變差;全列空車編組和空重混編對(duì)鋼桁梁車-橋耦合系統(tǒng)是不利的編組形式,實(shí)際情況中應(yīng)該避免。
【圖文】：

q纐膓牛兀觶兀鈖舙膒苝蚿蘰危劍疲觶疲鈖舙膒苝蚿蘰危ǎ玻┦街校合鹵輳鑫盜荊馕帕�；Ｍ、Ｖ櫌Ｋ分兵d硎境盜鏡鬧柿烤卣蟆⒆枘峋卣蠛透斬染卣�；Ｘ、�Ｘ、¨Ｘ分別表示系統(tǒng)位移、速度和加速度。３車－橋耦合振動(dòng)系統(tǒng)的建立３．１橋梁模型的建立本文采用大型有限元分析軟件ＡＮＳＹＳ對(duì)橋梁進(jìn)行三維空間建模，模型采用ｂｅａｍ１８８號(hào)梁?jiǎn)卧M(jìn)行仿真分析，共建立節(jié)點(diǎn)２３６個(gè)，單元１４１６個(gè)，如圖１所示，所用材料屬性如表１所列。３．２車輛模型的建立車輛模型的建立采用俄羅斯多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿圖１全橋有限元模型Ｆｉｇ．１Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｂｒｉｄｇｅ表１材料屬性Ｔａｂｌｅ１Ｍａｔｅｒｉａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ參數(shù)鋼材混凝土彈性模量ＥＸ／Ｐａ２．１×１０１１３．５×１０１０泊松比ＰＲＸＹ０．３０．１６６７密度ＤＥＮＳ／（ｋｇ·ｍ－３）７８５０２５００真軟件ＵＭ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＭｅｃｈａｎｉｓｍ）進(jìn)行仿真。車輛間通過(guò)三維車鉤和緩沖裝置進(jìn)行連接，并考慮輪軌關(guān)系，建立完整三維空間模型，每輛車計(jì)４２個(gè)自由度。從軌頂開(kāi)始自下而上建立模型，采用６自由度的標(biāo)準(zhǔn)輪對(duì)，隨后建立轉(zhuǎn)向架模型，如圖２（ａ）所示，用一系懸掛系統(tǒng)連接輪對(duì)與轉(zhuǎn)向架，建立轉(zhuǎn)向架后用二系懸掛系統(tǒng)連接車體，得到車輛模型。機(jī)車采用ＨＸＤ１Ｄ型電力牽引機(jī)車，如圖２（ｂ）所示；客車采用２５Ｋ型客車，如圖２（ｃ）所示；貨車采用Ｃ８０型貨車，如圖２（ｄ）所示。圖２車

ａｌＭｅｃｈａｎｉｓｍ）進(jìn)行仿真。車輛間通過(guò)三維車鉤和緩沖裝置進(jìn)行連接，并考慮輪軌關(guān)系，建立完整三維空間模型，每輛車計(jì)４２個(gè)自由度。從軌頂開(kāi)始自下而上建立模型，采用６自由度的標(biāo)準(zhǔn)輪對(duì)，隨后建立轉(zhuǎn)向架模型，如圖２（ａ）所示，用一系懸掛系統(tǒng)連接輪對(duì)與轉(zhuǎn)向架，建立轉(zhuǎn)向架后用二系懸掛系統(tǒng)連接車體，得到車輛模型。機(jī)車采用ＨＸＤ１Ｄ型電力牽引機(jī)車，如圖２（ｂ）所示；客車采用２５Ｋ型客車，如圖２（ｃ）所示；貨車采用Ｃ８０型貨車，如圖２（ｄ）所示。圖２車輛模型Ｆｉｇ．２Ｔｒａｉｎｍｏｄｅｌｓ３．３車－橋耦合系統(tǒng)建立對(duì)于車－橋耦合系統(tǒng)的建立采用ＡＮＳＹＳ－ＵＭ軟件聯(lián)合進(jìn)行仿真模擬。首先通過(guò)所建立ＡＮＳＹＳ橋梁模型，運(yùn)算得到其質(zhì)量、剛度矩陣以及振型；然后調(diào)用ＡＮＳＹＳ中的宏文件ｕｍ．ｍａｃ自動(dòng)運(yùn)行ＡＮ－ＳＹＳ與ＵＭ軟件的接口程序ＡＮＳＹＳ－ＵＭ，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換生成包括質(zhì)量矩陣、剛度矩陣（．ｆｕｍ）文件和模態(tài)振型（．ｒｓｔ）在內(nèi)的橋梁結(jié)構(gòu)文件；隨后利用ＵＭＩｎｐｕｔ的Ｗｉｚａｒｄｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅｓｕｂｓｙｓｔｅｍｓ將生成數(shù)據(jù)導(dǎo)入得到ＵＭ軟件中。把建立好的三維車輛模型在橋梁模型上進(jìn)行加載，設(shè)置輪軌關(guān)系，選用６０ｋｇ／ｍ標(biāo)準(zhǔn)斷面軌和ＬＭＡ型磨耗踏面，，線路按直線段考慮，為減小車輛起動(dòng)初始振動(dòng)的影響，線路鋪設(shè)距離橋頭５０ｍ，采用美國(guó)不平順５級(jí)軌道譜以及人工構(gòu)造輪對(duì)蛇形波作為系統(tǒng)激勵(lì)源。通過(guò)ＵＭ２０７第３９卷第２期陳敦，等：大跨度簡(jiǎn)支鋼桁梁橋車－橋耦合振動(dòng)影響因素分析
【作者單位】： 中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院凍土工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中國(guó)科學(xué)院大學(xué);蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院;中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司高寒高海拔地區(qū)道路工程安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(41401077,41630636) 中國(guó)科學(xué)院西部之光“西部博士”項(xiàng)目(51Y351211)
【分類號(hào)】：U441.3

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10 崔e

本文編號(hào)：2516350