龙卷风作用下大跨度桥梁车-轨-桥耦合振动及行车安全性

作者：张迅; 王力东^*; 韩艳; 朱志辉; 蔡春声; 何旭辉

来源：湖南大学学报(自然科学版), 2022, 49(09): 51-61.

DOI：10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022097

• 风-车-桥系统
• 龙卷风
• 行车安全
• 桥梁

为研究龙卷风作用下大跨度桥梁车-轨-桥系统动力响应及行车安全性，首先以Kou-wen三维模型模拟龙卷风速度场，基于准定常理论确定了移动龙卷风作用下车辆和桥梁风荷载时程.然后，分别采用多体系统动力学和有限元理论建立列车和轨道-桥梁子系统动力方程，基于轮轨空间非线性接触建立风-车-轨-桥系统动力方程，并采用分离迭代法求解系统动力响应.数值算例中，以某公路铁路两用斜拉桥为研究对象，通过风洞试验和CFD数值模拟确定车辆和桥梁气动力系数，分析了龙卷风移动路径、强度等级和行车速度对车-桥系统动力响应及列车行车安全性的影响.结果表明：桥梁竖向振动响应比横向显著，且龙卷风竖向风速对桥梁竖向位移起控制作用.当车辆经过风荷载最大位置时，车辆的横向和竖向振动响应均达到最大值，且车辆动力响应受龙卷风荷载和桥梁动力响应共同影响. EF1级和EF1.3级龙卷风作用下，列车安全通过的车速阈值分别为180 km/h和114 km/h.

• 单位
  土木工程学院; 中南大学; 长沙理工大学; 东南大学