1、高速鐵路簡支梁橋豎向動撓度和行車速度之間關系的研究摘要：在高速鐵路建立中，橋梁占有很大局部比例。隨著高速鐵路的建立與開展，行車速度的不斷進步，而且高速鐵路橋梁對橋梁豎向變形的要求也非常嚴格。本文主要分析了在行車速度不斷進步的前提下，橋梁構造的豎向動撓度和行車速度之間的關系。關鍵詞：車橋耦合；速度；簡支梁近幾年來，我國高速鐵路建立比擬迅速。越來越多的高鐵和動車相繼投入運行。鐵路的行車速度不斷進步，運載量也不斷加大。高速鐵路橋梁和高速鐵路車輛之間的互相影響關系也更多的受到人們的關注和研究。西南交通大學、石家莊鐵道大學等多所高校一直致力于這方面的研究與分析。本文擬通過建立四分之一車輛模型，綜合考慮輪

2、對、轉向架、車體的慣性力及其互相作用，采用有限元分析軟件ANSY淡研究和比擬行車速度對簡支梁橋動撓度的影響1-3。1 模型的建立用挪動車輪、轉向架、車體組成的四分之一車輛模型模擬實際運行的高速列車勻速運行通過一跨度為標準長度的簡支橋梁的的情況，采用大型有限元分析軟件建立適當的的模型，對標準跨度簡支橋梁的豎向位移進展仿真模擬計算和分析。在本分析和計算中，簡支橋梁模型不考慮橋梁本身不平整的影響，也不考慮橋梁本身的粗糙度以及地震作用和風荷載對車輛、橋梁以及車輛與橋梁之間互相關系的影響。同時也不考慮車輛上橋之前的初始震動和運行狀態，理想的認為車輛是勻速的，沒有震動的狀態下上橋，并且勻速運行通過橋面。本

3、分析只考慮簡支梁在豎向的變形，鑒于其受力特點決定采用二維梁單元BEAM3對于輪對質量和車體質量，由于只分析其沿簡支梁長度方向的程度挪動和隨簡支梁在垂直方向的位移，鑒于其受力和位移的方向特點采用MASS21在本文選用的四分之一車模型中，要綜合考慮作為車體的質量與作為轉向架的質量之間的彈簧與阻尼作用、作為質量的轉向架與簡化為質量的車輪之間的彈簧阻尼作用，鑒于其受力特點采用的單元為COMBIN14x104KPq考慮到路面做法等因素混凝土的密度近似取為p=2500kg/m3。簡支橋梁參數如下：標準跨徑取為32m，箱型斷面總高度取實際高度2.8m，橋梁總寬度為13m,橋梁的斷面截面積為8.29m2,慣性

4、矩計算得8.64m4。簡支橋梁的單元劃分由兩方面決定：1、橋梁上車輛的運行速度；2、簡支橋梁的長度。在本文的分析和計算中，將簡支梁橋均勻通過101個節點劃分為100個單元，25節點、51節點、75節點把橋梁分成四份，取這三個節點分別為左側四分之一節點、跨中節點、右側四分之一節點。車體參數如下：車輪質量1.887噸，車身質量36.8噸，車體和輪對之間的轉向架質量5.36噸，輪對和轉向架之間彈簧剛度和阻尼取K1=2180kN/m,C1=150kN/m-s,轉向架和車體之間彈簧剛度及阻尼參數取為：K2=760kN/m,C2=1500kN/m-s。2.1數值模擬及結果分析本文考慮的速度變化范圍按車速由

5、5300km/h考慮計算，本文主要考慮和分析和比照研究的是標準跨徑橋梁構造在速度為5km/h、50km/h、100km/h、200km/h、300km/h五種不同工況下橋梁構造的豎向動撓度變化情況。不同速度下構造的動撓度情況。圖1各節點最大動撓度曲線通過圖1比照出32m簡支梁橋上各個節點在速度為5km/h、50km/h、100km/h、200km/h、300km/h下橋梁構造各個節點的最大豎向動撓度，從圖中我們可以看出：隨著列車速度的進步，橋梁上各個節點的最大豎向動撓度都有所增加，也就是說，隨著行車速度的不斷增加，橋梁的各個節點的最大豎向動撓度都是逐漸增大的。通過曲線的形狀也可以看出，在本分析

6、中，簡支梁橋的最大豎向動撓度的發生位置并不是在簡支梁的中部，而是發生于中部附近的節點。通過圖2我們可以看出三個不同節點在不同車輛速度下的豎向動撓度，從中我們可以看出在速度不是很高v=50km/h,v=100km/h的情況時，本分析所選取的三個節點的動撓度是沒有什么規律的，仔細閱讀數據線可以發現，各點的豎向位移都是近似的以不確定的頻率圍繞v=5km/h狀態下的橋梁撓度的波動，這種波動類似與正弦曲線，隨著行車速度的的不斷進步，這種類似與正弦的波動的波動頻率變低，波動的幅度變大，波動的周期邊長。圖2橋梁構造在不同車輛速度下的動撓度通過表1中的數據和圖2可以比照出：當速度為50km/h時，跨中節點、左

7、四分節點、右四分節點的豎向動撓度分別為橋梁在靜態車速下豎向動撓度的102%、103%、103%；當車速為100km/h時，跨中節點、左四分節點、右四分節點的豎向動撓度分別為橋梁在靜態車速下豎向動撓度的104%、107%、107%；當車速為200km/h時，跨中節點、左四分節點、右四分節點的豎向動撓度分別為橋梁在靜態車速下豎向動撓度的117%、114%、116%；當車速為300km/h時，跨中節點、左四分節點、右四分節點的豎向動撓度分別為橋梁在靜態車速下動撓度的116%、123%、111%；綜合以上動撓度的數據比照可以看出：在行車速度不是很高的情況下，行車速度對橋梁上三個節點的影響不是很大，但是

8、隨著行車速度的不斷進步，行車速度對橋梁上三個節點豎向動撓度的影響會逐漸增大。同時從上面的數據可以得出，橋梁豎向動撓度的進步并不是與車速成正比的。表1不同節點在車速不同下的最大動撓度2 結論 1隨著行車速度的進步，橋梁豎向的動撓度總體變化的趨勢是變大的。 2橋梁最大豎向動撓度不一定發生在橋梁的跨中，經常發生在跨中前后。 3橋梁的豎向動撓度和行車速度之間并非是簡單的線性關系，而是更加復雜的曲線關系。參考文獻：1 錢仲候.高速鐵路概論M.北京：中國鐵道出版社，1999第二版.2 鐵道部工程管理中心，鐵道科學研究院.高速鐵路技術M.北京：中國鐵道出版社，2003.3XiaHe，ZhangNan.Dynamicanalysiso