潍莱铁路钢桁桥车桥耦合振动分析及行车安全性评估

作者：张丛; 孙洪斌; 姜金凤; 曹庆超; 胡春建; 朱志辉; 余玉洁^*

来源：铁道科学与工程学报, 2023, 20(10): 3989-3997.

DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20222202

• 高速铁路
• 钢桁梁桥
• 车桥耦合动力分析
• 应力响应
• 冲击系数
• 行车安全性

为准确分析高速铁路钢桁梁桥的动力特征和实际运营安全性，基于车-桥耦合振动理论和有限元模拟方法，对潍莱铁路跨青荣特大桥进行车桥耦合振动分析和行车安全性评估。首先，采用ANSYS有限元软件建立潍莱铁路钢桁桥全桥有限元模型；其次，基于十自由度垂向车辆动力学模型开展钢桁桥—高速列车耦合动力分析，得到桥梁主桁下弦节点挠度和主桁杆件应力的动态响应，并且与施加移动静荷载得到的静力过桥模式下桥梁响应结果进行对比，计算得出主桁下弦节点挠度和主桁杆件应力的冲击系数。最后，针对车体振动加速度、脱轨系数和横向轮轨力3项行车安全性指标进行分析，得到桥梁在实际运营工况下的行车安全状态。研究结果表明：铁路钢桁梁桥在列车荷载作用下，桥梁主桁的下弦节点挠度响应和主桁杆件应力响应都会增大；桥梁主桁下弦节点挠度冲击系数均小于0.04，节点之间挠度冲击系数差异较小；桥梁主桁应力冲击系数最大值为0.697，主桁各部分应力冲击系数存在较大差异，所以在桥梁设计时要充分考虑应力冲击系数放大效应；车体振动加速度、脱轨系数和横向轮轨力3项行车安全性指标均符合规范要求，桥梁满足实际运营条件。研究成果可为同类型铁路钢桁梁桥的动力分析与行车安全性评估提供参考。

• 单位
  土木工程学院; 中南大学