本文關(guān)鍵詞：基于高速移動列車—橋梁耦合模型的列車地震安全性分析

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【摘要】：隨著我國高速鐵路的建設(shè)發(fā)展,列車運行速度日益提高,橋梁占線路總長比例不斷增大,地震發(fā)生時,列車在橋上行駛的概率大大提高,列車行車安全受到嚴(yán)重威脅。為減輕鐵路震害,世界多國和地區(qū)開展了高速鐵路地震報警及緊急處置系統(tǒng)的研究,地震動激勵下高速鐵路車橋耦合系統(tǒng)動力響應(yīng)分析及列車行車安全性分析是計算高速鐵路地震報警閾值的重要方法,對保證列車行車安全具有重要意義。本文在介紹相關(guān)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,主要完成以下工作:1.以我國高速鐵路常用簡支梁橋和高速列車為研究對象,建立了高速移動列車-橋梁耦合有限元模型,通過編寫的參數(shù)化設(shè)計語言控制列車單元的生死,實現(xiàn)有限元模型中列車的高速移動。為分析列車的行車安全,以我國常用二系懸掛四軸高速客車為研究對象,建立了考慮輪軌接觸關(guān)系的車軌耦合分析模型。2.利用大型結(jié)構(gòu)分析軟件計算了典型地震動激勵下高速移動列車-橋梁耦合系統(tǒng)的動力響應(yīng),并與基于未考慮列車移動模型、單橋模型計算得到的橋面加速度放大系數(shù)進(jìn)行了對比分析,闡述了本文模型在列車行車安全分析及列車地震報警閾值分析中的必要性。3.用三角級數(shù)法對選取的軌道譜功率譜密度函數(shù)進(jìn)行時頻轉(zhuǎn)換,得到軌道不平順空間激勵樣本。將典型地震動作用下車橋耦合系統(tǒng)的橋面加速度響應(yīng)時程連同軌道不平順激勵作為車輛模型的外部激勵,從輪重減載率、脫軌系數(shù)及輪軸橫向力三項指標(biāo)對比分析了不同工況下列車行車安全性。4.計算了德國ICE3動車、ICE3拖車及我國CRH2動車等不同車型列車在相同地震動、軌道不平順激勵下的行車安全指標(biāo),并對計算結(jié)果進(jìn)行了對比分析。根據(jù)不平順功率譜密度的特點對比分析了不同軌道譜間的差異,計算分析了不同軌道不平順激勵對列車行車安全性的影響。
【關(guān)鍵詞】：高速移動列車 行車安全性 地震響應(yīng) 軌道不平順激勵 車橋耦合系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：中國地震局工程力學(xué)研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U442.55;U211.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景10-12
• 1.1.1 我國高速鐵路發(fā)展概況10-11
• 1.1.2 鐵路震害11-12
• 1.2 車橋耦合模型研究12-14
• 1.3 車橋耦合系統(tǒng)地震響應(yīng)分析研究14-16
• 1.4 選題意義16
• 1.5 主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排16-18
• 第二章 基于車-橋耦合模型的列車地震安全性分析方法18-44
• 2.1 引言18
• 2.2 車-橋耦合有限元模型及其動力響應(yīng)求解18-21
• 2.2.1 車輛模型的建立18-20
• 2.2.2 橋梁模型的建立20
• 2.2.3 車橋耦合模型動力響應(yīng)求解20-21
• 2.3 車軌耦合動力學(xué)模型及其動力響應(yīng)求解21-29
• 2.3.1 車輛模型21-22
• 2.3.2 車輛運動方程22-25
• 2.3.3 輪軌力計算25-29
• 2.3.4 地震荷載作用下車輛運動方程及其求解29
• 2.4 系統(tǒng)激勵29-42
• 2.4.1 地震激勵29-31
• 2.4.2 軌道不平順激勵31-42
• 2.5 本章小結(jié)42-44
• 第三章 車橋耦合體系地震響應(yīng)分析44-54
• 3.1 引言44
• 3.2 工程概況44-45
• 3.2.1 車輛模型及參數(shù)取值44-45
• 3.2.2 橋梁模型及參數(shù)取值45
• 3.2.3 地震動選取45
• 3.3 典型地震動激勵下車橋耦合模型動力響應(yīng)分析45-52
• 3.3.1 不同地震動激勵下動力放大系數(shù)對比分析46-49
• 3.3.2 單橋模型與耦合模型地震響應(yīng)對比分析49-52
• 3.4 本章小結(jié)52-54
• 第四章 列車地震安全性分析54-74
• 4.1 引言54
• 4.2 列車行車安全評價標(biāo)準(zhǔn)54-58
• 4.2.1 脫軌系數(shù)54-56
• 4.2.2 輪重減載率56-58
• 4.2.3 橫向力58
• 4.2.4 本文采用安全限值58
• 4.3 不同地震動激勵下列車行車安全性分析58-64
• 4.4 不同車型列車地震安全性分析64-68
• 4.5 不同軌道不平順激勵下列車行車安全性分析68-71
• 4.5.1 軌道譜對比68-70
• 4.5.2 基于不同軌道譜的列車行車安全性分析70-71
• 4.6 本章小結(jié)71-74
• 第五章 結(jié)論與展望74-76
• 5.1 全文總結(jié)74-75
• 5.2 研究展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-82
• 作者簡介82
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文82
• 攻讀碩士期間參與的科研項目82

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