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        高速移動荷載作用對橋上軌道豎向動力特性的影響

        2014-07-30 02:12:04李成輝黃家聰
        鐵道建筑 2014年6期
        關(guān)鍵詞:輪軌鋼軌車輪

        陳 江,李成輝,黃家聰

        (西南交通大學(xué)高速鐵路線路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都 610031)

        近年來我國高速鐵路迅速發(fā)展,新建并開通了總里程居于世界首位的無砟軌道[1],最高運(yùn)營速度達(dá)到350 km/h。為延長車輛和線路使用壽命、保證列車行駛的平穩(wěn)、舒適和安全性,深入研究高速列車與軌道結(jié)構(gòu)相互作用及動力特性是非常重要的。

        軌道結(jié)構(gòu)與高速列車通過車輪與鋼軌的接觸相互作用產(chǎn)生的振動是加速設(shè)備破壞,影響行車平穩(wěn)、舒適,甚至安全的主要因素。引起振動的原因主要有三方面:輪軌不平順、軌下基礎(chǔ)剛度不均勻和線路荷載的移動特性。

        輪軌不平順是指鋼軌幾何形位誤差和鋼軌工作面的傷損和缺陷[2],以及車輪不圓順等[3]。輪軌系統(tǒng)不平順是輪軌系統(tǒng)振動的主要激振源,國內(nèi)外已有大量研究工作以軌道豎向不平順作為激勵源,建立列車—軌道—橋梁系統(tǒng)模型分析列車高速通過橋上軌道時列車、軌道結(jié)構(gòu)和橋梁的振動特性[4-5]。軌下基礎(chǔ)剛度不均勻是指軌下膠墊失效、扣件失效、過渡段問題等[6-8]。軌下基礎(chǔ)剛度不均勻能引起車輛線路振動是因?yàn)檐囕喿饔糜阡撥壍暮奢d是移動的。列車車輪荷載使鋼軌產(chǎn)生豎向位移,形成一條以輪軌的接觸點(diǎn)為中心的位移變形曲線,豎向位移的大小與軌下基礎(chǔ)剛度有關(guān)。列車車輪通過軌下基礎(chǔ)剛度不均勻地段時,輪下線路豎向位移是變化的,使車輪上下振動而引起輪軌系統(tǒng)振動,如過渡段問題等[9]。此外,輪下鋼軌位移曲線還會隨車輛前進(jìn)而向前運(yùn)動,形成了向前傳播的軌道位移波。當(dāng)列車速度接近于線路位移傳遞速度時,線路會引起劇烈的振動[10]。

        類似于過渡段,當(dāng)列車車輪通過橋上軌道時、車輪對應(yīng)處軌下(橋臺和梁跨不同部位)豎向剛度不一致,也會引起輪軌系統(tǒng)振動。而且這種振動主要是荷載移動特性引起的,即使沒有不平順也會產(chǎn)生。

        關(guān)于橋梁在移動荷載作用下豎向位移的影響已有一些理論研究工作[11-13],主要建立移動荷載—簡支梁模型,分析了高速移動荷載作用對橋梁豎向位移及動力特性的影響;但對于高速列車通過橋上無砟軌道時,荷載移動特性對橋上軌道的影響還有待研究。因此,本文以成灌鐵路橋上無砟軌道結(jié)構(gòu)為背景,建立移動荷載作用下簡支梁橋上軌道結(jié)構(gòu)力學(xué)模型,探討高速移動荷載作用對橋梁上軌道豎向動力特性的影響。

        1 力學(xué)模型

        我國高速鐵路無砟軌道線路橋梁以簡支箱梁橋?yàn)橹鳎瑯蛄荷蠠o砟軌道結(jié)構(gòu)從上到下依次為鋼軌、扣件、道床板、調(diào)整層、底座板等,如圖1、圖2所示。當(dāng)列車通過橋梁時,輪下整體結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下產(chǎn)生撓曲變形,因此可將橋梁和軌道簡化為等效簡支梁(參見圖3)。等效簡支梁的單位長度質(zhì)量為軌道結(jié)構(gòu)各部分和橋梁單位長度質(zhì)量的總和,其等效抗彎剛度為軌道各部分抗彎剛度和橋梁抗彎剛度的總和。軌道橋梁等效單位長度質(zhì)量可簡單地將軌道各部分單位長度質(zhì)量和橋梁單位長度質(zhì)量相加得到,但軌道橋梁的等效抗彎剛度的計(jì)算還應(yīng)考慮各層間結(jié)構(gòu)的性能。

        圖1 橋上無砟軌道結(jié)構(gòu)橫截面

        圖2 橋上無砟軌道結(jié)構(gòu)縱向示意

        鋼軌與道床板間通過扣件聯(lián)結(jié),設(shè)計(jì)要求鋼軌不爬行,所以鋼軌與軌枕(道床板)無縱向位移。道床板與底座板之間有調(diào)整層,并有凸臺或其它定位裝置約束,但其長度相對較小,因此在彎曲時層間是滑動的,從而可將鋼軌和道床板考慮為整體,二者之間無相對層間滑動。底座板與箱梁之間鋪設(shè)滑動層,層間可滑動,因此底座板可看作是獨(dú)立作用的梁。這樣將橋上無砟軌道在豎向上看成是橋梁、底座板與鋼軌,以及道床板組成的三層疊合梁。其等效抗彎剛度為箱梁、底座板抗彎剛度及鋼軌與道床板組合抗彎剛度之和。

        根據(jù)簡支梁邊界條件、橋上無砟軌道等效單位長度質(zhì)量和抗彎剛度得到移動荷載作用下橋上軌道動力分析模型,如圖3所示。其中,W(x,t)為軌道橋梁的豎向位移。u為荷載移動速度,t為荷載移動時間,m為軌道橋梁的等效單位長度質(zhì)量、EI為軌道橋梁的等效抗彎剛度、l為梁的長度,F(xiàn)為軸重。

        2 系統(tǒng)動力響應(yīng)方程

        根據(jù)圖3中的力學(xué)模型,假設(shè)梁上荷載F以勻速u向右運(yùn)動,在t=0時,荷載F位于左邊A處,t時刻荷載距A的距離為a=ut。梁上軌道結(jié)構(gòu)的振動微分方程為

        圖3 橋上軌道移動荷載力學(xué)模型

        式(3),δ為Dirac函數(shù)。

        本文利用振型疊加法求解。根據(jù)振動理論簡支梁的振型函數(shù)為正弦函數(shù)[14]

        因此可得軌道橋梁的豎向位移

        式中,qn(t)為振型坐標(biāo)。

        將式(4)代入式(3),根據(jù)初始條件為qn(0)=n(0)=0,整理后得到,軌道豎向位移為

        求解豎向位移響應(yīng)時,雖然求和上限為無窮項(xiàng),但實(shí)際計(jì)算時可根據(jù)精度選取有限項(xiàng)。本文經(jīng)計(jì)算,上限取100時,計(jì)算相鄰兩階的計(jì)算誤差已<1×10-6,因此在計(jì)算中取100階做振型疊加。

        3 計(jì)算結(jié)果及分析

        3.1 計(jì)算參數(shù)

        根據(jù)上述力學(xué)模型,以成灌鐵路32 m簡支梁橋及CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)為算例,根據(jù)其參數(shù)(如表1),可得軌道橋梁的等效抗彎剛度為2.43×108kN/m2,等效單位長度質(zhì)量為24 052.5 kg/m。列車荷載取成灌鐵路運(yùn)營的CRH1動車組的單輪對最大軸重160 kN。

        3.2 荷載作用點(diǎn)豎向位移

        根據(jù)橋上軌道豎向位移響應(yīng)方程解,編程分別計(jì)算了列車荷載以 150,200,250,300,350 km/h 5 種不同的速度通過橋上無砟軌道時,車輪作用處的軌道豎向位移響應(yīng),以及車輪靜荷載在不同位置時作用點(diǎn)處豎向位移響應(yīng),如圖4所示。

        表1 成灌鐵路軌道橋梁參數(shù)

        圖4 荷載作用處軌道豎向位移

        根據(jù)圖4中列車車輪荷載作用處軌道豎向位移計(jì)算結(jié)果可知,靜荷載和速度為 150,200,250,300,350 km/h 5種工況下梁上荷載作用處軌道的最大豎向位移分別為 0.449,0.514,0.498,0.493,0.581,0.645 mm。350 km/h時軌道的最大豎向位移最大且為靜荷載作用情況下最大豎向位移的1.44倍。速度為150 km/h時的最大豎向位移要大于速度為200 km/h和250 km/h時的最大豎向位移值,說明并非荷載移動速度越大,橋上軌道的豎向位移也越大。

        圖4中每種工況下橋上軌道豎向位移曲線顯示,列車荷載高速通過簡支梁橋上軌道時,在沒有考慮軌道不平順的情況下,橋上軌道結(jié)構(gòu)也會引起豎向振動。荷載移動速度為150 km/h時,梁上軌道結(jié)構(gòu)豎向位移變化相對緩慢,但位移曲線出現(xiàn)的振動次數(shù)較多,振幅相對較小。速度為350 km/h時,梁上荷載作用處的軌道結(jié)構(gòu)豎向位移曲線波動較小,振幅較大。因此,橋上荷載作用處軌道結(jié)構(gòu)的豎向位移振動頻率與荷載移動速度有關(guān),對二者的規(guī)律需做進(jìn)一步的研究。

        3.3 跨中位置豎向位移

        根據(jù)上文已經(jīng)推導(dǎo)出的橋上軌道豎向位移響應(yīng)方程解,編程分別計(jì)算了列車荷載以150,200,250,300,350 km/h 5種不同的速度通過橋上無砟軌道時,橋上跨中位置軌道的豎向位移響應(yīng),以及車輪靜荷載作用在不同位置時橋上跨中位置軌道結(jié)構(gòu)的豎向位移響應(yīng),如圖5所示。

        圖5 移動荷載作用下橋上跨中軌道豎向位移

        靜荷載和速度為 150,200,250,300,350 km/h 6種工況下梁上荷載作用處軌道的最大豎向位移分別為 0.395,0.453,0.449,0.471,0.530,0.577 mm。荷載以250 km/h的速度,移動至橋梁末端時跨中處軌道的豎向位移方向向上。

        在每種移動荷載工況下,由跨中位置軌道豎向位移曲線看出,跨中位置的軌道結(jié)構(gòu)都產(chǎn)生了振動,且振動頻率與速度相關(guān)。

        3.4 橋上軌道最大豎向位移對比

        在10~350 km/h之間每相隔10 km/h為一種工況,計(jì)算了橋上軌道結(jié)構(gòu)的豎向位移最大值,以及靜荷載工況下的橋上軌道結(jié)構(gòu)最大豎向位移,計(jì)算結(jié)果如圖6所示。

        圖6 不同速度下橋上軌道最大豎向位移

        由圖6可見:①移動荷載作用情況下橋上軌道結(jié)構(gòu)最大豎向位移均大于靜荷載工況下的最大豎向位移。靜荷載作用下軌道最大豎向位移為0.449 mm,移動荷載速度為350 km/h時最大豎向位移為0.645 mm。②并非荷載移動速度越大橋上軌道最大豎向位移就越大。③當(dāng)速度>210 km/h時,橋上軌道的最大豎向位移隨速度的增加近似呈線性增長。

        4 結(jié)語

        1)在不考慮軌道不平順影響時,高速移動荷載作用下橋上軌道會引起豎向振動,且振動頻率與荷載速度有關(guān),但橋上軌道振動頻率與荷載移動速度的規(guī)律需要做進(jìn)一步研究。

        2)與靜荷載作用相比,移動荷載作用情況下軌道結(jié)構(gòu)的豎向振動振幅大大增加。

        3)本文初步探討了高速移動荷載特性對橋上軌道豎向位移的影響。研究結(jié)果表明,荷載移動特性會引起線路的豎向振動,對深入了解高速列車通過橋上軌道時的動力特性具有指導(dǎo)意義。

        [1]李成輝.軌道[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2012.

        [2]李江華.高速鐵路鋼軌平順性的影響因素及其整治措施初探[J].現(xiàn)代交通技術(shù),2011,8(3):90-93.

        [3]王偉,曾京,羅仁.列車車輪不圓順的研究現(xiàn)狀[J].國外鐵道車輛,2009,46(1):39-43.

        [4]張格明.中高速條件下車線橋動力分析模型與軌道不平順影響[D].北京:鐵道部科學(xué)研究院,2001.

        [5]張媛,程旭東,李靜.軌道不平順引起的車軌橋空間耦合振動分析[J].青島大學(xué)學(xué)報,2008,23(3):72-77.

        [6]傅一帆,羅雁云.道岔軌下剛度不均勻?qū)嗆壪到y(tǒng)動力特性的影響分析[J].鐵道建筑,2011(4):139-141.

        [7]翁長根,赫丹,王陽,等.扣件失效對城市軌道交通列車—浮置板式軌道系統(tǒng)豎向振動響應(yīng)的影響[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報,2008,5(2):29-33.

        [8]馬偉斌,韓自力,朱忠林.高速鐵路路橋過渡段振動特性試驗(yàn)研究[J].巖土工程學(xué)報,2009,31(1):124-128.

        [9]雷曉燕.移動荷載作用下軌道基礎(chǔ)剛度突變對軌道振動的影響[J].振動工程學(xué)報,2009,12(6):195-199.

        [10]李成輝,萬復(fù)光.高速鐵路軌道位移波分析[J].鐵道學(xué)報,1993,15(2):76-79.

        [11]MICHALTSOS G,SOPHIANOPOULOS D,KOUNADIS A N.The effect of a moving mass and other parameters on the dynamic response of a simply supported beam[J].Journal of Sound and Vibration,1996,191(3):357-362.

        [12]鄧建良,吳定俊,李奇.簡支梁橋動力系數(shù)的移動荷載列分析[J].工程力學(xué),2012,29(10):177-183.

        [13]肖新標(biāo),沈火明.移動荷載作用下的橋梁振動及其TMD控制[J].振動與沖擊,2005,24(2):58-61.

        [14]高淑英,沈火明.振動力學(xué)[M].北京:中國鐵道出版社,2011.

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