高速铁路桥梁动力设计参数研究.pdf

维普资讯 一 ／ 2 高速铁路桥梁动力设计参数研究 u 沈锐 利 执 笔 (土木学院 桥梁及结构工程系) 【摘 要】 本文介绍了高速铁路行车速度对桥梁动力响应的影响，给 出了同类型车 辆过桥时的桥梁共振速度 ，并按一定条件计算了各种跨度简支梁在具有不同 自振频 率的动力系数值}文中也讨论车辆振动、车辆动力参数及轨道不平顺等参数对高速 铁路桥梁振动的影响；桥梁竖 向、横向刚度的大小将影响到列车过桥时的行车安全 性与舒适性 ，本文通过车辆与桥梁的耦合振动计算 ，给出了满足行车安全性与舒适 性同时桥梁振动又不过分大 的高速铁路桥 梁竖向与横 向刚度限值。 【关碡词】 高速铁路 桥粱 振动 行车速度 动力参数 动力响应 — — — —— 、 —— 一 ，— — — — —、 — — — — —— ～ 前 言 、 澎孝缶 挚计 铁路高速化是现代杜 经济发展所要求的，也是铁路现俐化的标志之一。自日本 1964年 建成第一条时速 210km／h的东海道新干线后 ，又相继修建了山阳、东北及上越等几条高速铁 路。法国、德国、西班牙和意大利等国也相继修建了 200km／h以上的高速铁路 ；韩 国及我国的 台湾省也已动工修建时速 250km／h的高速铁路 ；我国目前铁路运输速度相对较低 ，虽然在几 大主要干线上采取了提高行车速度的措施 ，但由于既有线的线路基础设施是按 120km／h的标 准设计的，速度 的提高受到一定的限制。随着速度的提高 ，车辆通过时的轮轨相互作用 、轨道 、 路基及桥梁结构 的振动状态等都与普通铁路有所不同。对于高速铁路桥梁来说 ．需要解决在高 速行车下桥梁 的振动响应及结构应有多大的刚度才能保证运行车辆 的安全性和乘座的舒适 性。对于这两点，都涉及到桥梁的振动问题 ，舒适度问题还需研究车辆与桥梁的耦合振动 。 早在一百多年前的铁路发展初期 ．人们就认识到列车通过桥粱时将引起振动 ，大多数情况 下有振动时的最大动应 力比无振动时的应力 (静置荷载应力)要大 ，为反映振动对应力及变形 增大的影响，设计上用动力系数来表示增大值 ；列车在不同刚度的桥梁结构上运行 ，车辆 的振 动加速度是不 同的．要保证车辆运行有一定 的舒适度 ，就要求桥粱具有一定的剐度 。普通速度 铁路桥粱规范对上述问题都有明确规定．对于高速铁路 ．国外的资料显示其值与普通速度铁路 有较大的差别 ．但各国规范的值之问又不一样。我国要发展高速铁路 ，也必须对上述问题进行 研究后．提 出符合我国国情的规定值 。 2 速度对桥梁动力响应的影响 高速客运线的列车多采用同～类型的车辆．当这种车辆 以匀速通过桥梁结构时．移动的 荷载列可能对桥梁结构形成周期性的冲击作用 ．形成过去所说的速度效应。过去对单个移动 2O 维普资讯 荷载的研究认 为速 度的影响是小的，但实际列车往往是由多辆 同一类型车辆 、或参数变化不 大的多辆车组成车列 。列车过桥有可能形成轴荷载的周期作用 ，当这种作用周期与桥梁固有 周期满足如下关系式时 “-，振动响应出现峰值，即达到共振状态 。 ， 一 ×3．6 (公里 ／d,时) (1) J 上式中 ——行车速度 { — — 同类型车辆长度 (客车的车钩中心距 ，单位为米)；