孟　鑫，劉鵬輝，姚京川，王　巍，尹　京，楊宜謙( 1．中國鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所，北京　100081; 2．高速鐵路軌道技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京　100081)

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高速鐵路32 m簡支箱梁動(dòng)力特性試驗(yàn)分析

孟鑫1，2，劉鵬輝1，2，姚京川1，2，王巍1，2，尹京1，2，楊宜謙1，2
( 1．中國鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所，北京100081; 2．高速鐵路軌道技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081)

摘要:對我國高速鐵路不同梁型32 m簡支梁橋?qū)崪y的豎向剛度、自振特性及動(dòng)車組作用下動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了分析，并對動(dòng)車組作用于橋梁結(jié)構(gòu)的機(jī)理進(jìn)行了探討。研究結(jié)果表明:梁體撓跨比實(shí)測值遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值和規(guī)范限值，自振頻率實(shí)測值大于設(shè)計(jì)值和規(guī)范限值，具有較大的安全裕量和優(yōu)化空間;梁體豎向動(dòng)力響應(yīng)存在第3階超諧共振現(xiàn)象，橫向動(dòng)力響應(yīng)存在墩梁一體耦合振動(dòng)峰值?！陡咚勹F路橋梁運(yùn)營性能檢定規(guī)定(試行)》( TG/GW 209—2014)中給出的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)參數(shù)通常值更接近橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際狀況，能更好地用于評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)營狀態(tài)。

關(guān)鍵詞:高速鐵路簡支箱梁共振超諧共振動(dòng)力性能

我國已成為世界上高速鐵路運(yùn)營里程最長的國家。為節(jié)約用地、保護(hù)線路周邊環(huán)境，高速鐵路多采用以橋代路的形式，橋梁所占比例較高。350 km/h等級(jí)的高速鐵路橋梁長度約占正線線路長度的67. 2% ; 250 km/h等級(jí)的高速鐵路橋梁長度約占正線線路長度的36. 7%。正線橋梁除特殊設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)外，沿線主要采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑的簡支梁橋，我國高速鐵路橋梁以跨度32 m雙線預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁為主型梁。以京滬高速鐵路為例，32 m簡支箱梁長度約占橋梁總長的88. 4%。32 m簡支箱梁一般按等跨連續(xù)布設(shè)，目前在正線上使用的總數(shù)量已超過20萬孔。

我國250 km/h等級(jí)的高速鐵路橋梁可分為2種類型:一種是兼顧貨車的高速鐵路，設(shè)計(jì)活載采用ZK活載和中—活載;另一種是客運(yùn)專線鐵路，設(shè)計(jì)活載采用ZK活載。350 km/h等級(jí)的高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)活載采用ZK活載，一般為無砟軌道，采用有砟軌道的橋梁極少。

由于我國高速鐵路橋梁的設(shè)計(jì)等級(jí)、軌道形式、施工方法、設(shè)計(jì)荷載、適用條件、截面形式、橋面寬度、橋面排水方式等不同，鐵路總公司(原鐵道部)先后頒布了多套32 m簡支箱梁通用圖紙，目前有效的約30套。另外還有為特定線路設(shè)計(jì)的箱梁圖紙，其中，250 km/h等級(jí)的梁型較多，350 km/h等級(jí)的梁型相對較少。不同梁型的箱梁最為顯著的區(qū)別就是梁高的不同，箱梁的梁高決定了結(jié)構(gòu)的豎向剛度和乘坐舒適度。

選取我國高速鐵路橋梁中不同設(shè)計(jì)等級(jí)、不同軌道形式、不同梁高的32 m簡支箱梁作為研究對象，每種梁型選用一條高速鐵路實(shí)測數(shù)據(jù)作為樣本進(jìn)行分析。通過分析實(shí)測動(dòng)力特性數(shù)據(jù)，結(jié)合理論計(jì)算，判斷結(jié)構(gòu)在動(dòng)載作用下的工作狀態(tài);驗(yàn)證橋梁是否具有合理的豎向和橫向剛度;評(píng)價(jià)列車通過時(shí)橋梁的動(dòng)力性能，并結(jié)合多年現(xiàn)場實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對橋梁動(dòng)力性能測試方法進(jìn)行介紹。32 m簡支箱梁情況詳見表1。

表1 32 m簡支箱梁情況　m

2015年1月1日《高速鐵路橋梁運(yùn)營性能檢定規(guī)定(試行)》( TG/GW 209—2014)施行，給出了常用跨度橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能各測試參數(shù)的通常值。該值是根據(jù)已開通運(yùn)營的25條高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試和綜合試驗(yàn)的實(shí)測樣本按97. 5%保證率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得到的。本文將32 m簡支箱梁實(shí)測數(shù)據(jù)與規(guī)定中的通常值做對比分析，列出未給通常值的梁型實(shí)測數(shù)值，以供參考。

1　豎向剛度和自振頻率

高速鐵路橋梁應(yīng)具有足夠的剛度和良好的動(dòng)力性能。在實(shí)際應(yīng)用中，通過控制梁體豎向剛度保證線路的平順性，限制橋梁自振頻率，避免車橋系統(tǒng)出現(xiàn)過大的振動(dòng)，確保列車安全、平穩(wěn)地通過橋梁。

1. 1豎向剛度

梁體豎向撓跨比是直接反應(yīng)結(jié)構(gòu)剛度的指標(biāo)，也是最為重要的運(yùn)營性能評(píng)價(jià)參數(shù)。通過控制橋梁豎向撓跨比，以保持橋上軌道的高平順狀態(tài)，保證旅客的乘坐舒適性。同時(shí)，為滿足梁縫處有砟軌道穩(wěn)定性和無砟軌道扣件的受力要求，需對梁端豎向轉(zhuǎn)角進(jìn)行控制。對于簡支梁來說，二者可相互換算。

因受客觀條件限制，在高速鐵路正線上測試梁體豎向剛度時(shí)，多采用列車低速通過橋梁的方式來模擬靜態(tài)加載。實(shí)測跨中撓度扣除支座豎向位移后，根據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果換算得到在設(shè)計(jì)荷載作用下的撓度，該值與跨度的比值即為撓跨比。由于列車型號(hào)、軸重的不同，32 m簡支箱梁的換算系數(shù)約為0. 25～0. 33。在實(shí)際計(jì)算中，應(yīng)注意撓度測點(diǎn)位置、實(shí)測撓度取值、實(shí)際軸重、換算系數(shù)等對撓跨比計(jì)算結(jié)果的影響。

32 m簡支箱梁豎向撓跨比見表2。表2中撓跨比實(shí)測值為單線動(dòng)車組加載于梁上經(jīng)換算后得到的撓跨比。

表2 32 m簡支箱梁豎向撓跨比

由表2可知: 32 m簡支箱梁豎向撓跨比實(shí)測值滿足規(guī)范限值、設(shè)計(jì)值和通常值的要求;不同梁型實(shí)測值比設(shè)計(jì)值低35%～78% ;采用無砟軌道的實(shí)測值略小于有砟軌道。同類型梁的實(shí)測值有所差異，原因是混凝土實(shí)際彈性模量較設(shè)計(jì)值提高很多，且受活動(dòng)支座摩阻及不同形式軌道結(jié)構(gòu)與梁體相互作用等因素的影響。

實(shí)測撓跨比數(shù)值遠(yuǎn)小于規(guī)范限值，說明32 m簡支箱梁具有足夠的剛度，能保證列車運(yùn)行的安全性和乘坐舒適性。梁體剛度有進(jìn)一步優(yōu)化的可行性，但要嚴(yán)格控制梁體殘余變形，使其不大于設(shè)計(jì)值。TG/GW 209—2014中給出的32 m簡支箱梁通常值能更好地用于評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀況。當(dāng)豎向撓跨比不滿足通常值或設(shè)計(jì)值時(shí)，應(yīng)仔細(xì)檢查橋梁結(jié)構(gòu)是否存在隱藏的病害，如混凝土裂化、梁體裂縫、支座安裝偏差等。

橋梁撓度測試可采用位移計(jì)法、傾角儀法、光電成像法等。其中位移計(jì)法得到的數(shù)值最穩(wěn)定可靠，但耗費(fèi)人力、物力，且受橋下測試環(huán)境制約。傾角儀法是采用基于簡化的振型函數(shù)法開發(fā)的傾角儀測試系統(tǒng)進(jìn)行撓度測試，不受橋下測試環(huán)境限制。光電成像法受測試環(huán)境、測試距離的影響較大。值得注意的是，采用位移計(jì)法中的吊錘法測試梁體撓度，當(dāng)鋼絲、吊錘、位移計(jì)組成的測試系統(tǒng)的自振頻率與梁體的自振頻率接近時(shí)，會(huì)導(dǎo)致?lián)隙戎捣糯蟆⑹д妗?/p>

1. 2自振頻率

自振頻率是橋梁重要的動(dòng)力特性參數(shù)，同時(shí)也反映了結(jié)構(gòu)的剛度。研究表明:梁體自振頻率過低，列車通過時(shí)會(huì)與橋梁產(chǎn)生較大的動(dòng)力響應(yīng)甚至發(fā)生共振。

《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》( TB 10621—2014)根據(jù)我國高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)中大量車橋耦合分析結(jié)果制訂了簡支梁的基頻下限值，并在綜合分析橋梁動(dòng)力響應(yīng)與列車類型、運(yùn)行速度、橋梁剛度關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了CRH系列客車在不同設(shè)計(jì)速度條件下、跨度40 m以下的雙線簡支箱梁不需進(jìn)行車橋耦合動(dòng)力分析的基頻限值。32 m簡支箱梁豎向自振頻率見表3。

由表3可知: 32 m簡支箱梁豎向自振頻率實(shí)測值滿足規(guī)范限值、設(shè)計(jì)值和通常值的要求;不同梁型頻率實(shí)測值比設(shè)計(jì)值提高了20%～34% ;采用無砟軌道的實(shí)測值略大于有砟軌道。同類型梁的實(shí)測值有所差異，主要是由于混凝土實(shí)際彈性模量、二期恒載、梁軌相互作用及活動(dòng)支座摩阻等因素造成的。

表3 32 m簡支箱梁豎向自振頻率Hz

實(shí)測值遠(yuǎn)大于規(guī)范中不需動(dòng)力檢算的限值，說明32 m簡支箱梁車橋耦合共振速度較大，在運(yùn)營速度內(nèi)不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。TG/GW 209—2014中給出的32 m簡支箱梁通常值更貼近橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際狀況，能更好地用于評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營狀態(tài)。

橋梁自振特性可采用環(huán)境微振動(dòng)法(脈動(dòng)法)或自由振動(dòng)衰減法(采用列車激勵(lì))進(jìn)行測試，前者較為方便簡單。值得注意的是，當(dāng)梁體處于2種不同狀態(tài)時(shí)，由于受梁軌相互作用及支座摩阻等因素的影響，脈動(dòng)法測得的自振頻率略大于自由振動(dòng)衰減法所測得的數(shù)值，約為5%。

2　豎向動(dòng)力響應(yīng)

2. 1列車對橋梁的豎向動(dòng)力作用

橋梁豎向動(dòng)力響應(yīng)與列車的豎向強(qiáng)振頻率有直接相關(guān)性。列車對橋梁的豎向強(qiáng)振頻率主要取決于列車速度v和車輛長度d。由車輛長度引起的豎向強(qiáng)振頻率為v/( 3. 6d)。由于軸距、定距、兩車相鄰轉(zhuǎn)向架的中心距造成的重復(fù)加載作用不連續(xù)，強(qiáng)振頻率下產(chǎn)生的能量小，故所引起的強(qiáng)振頻率處于次要地位。我國動(dòng)車組類型主要包括CRH1，CRH2，CRH3，CRH5，CRH380A，CRH380B，車長一般為25 m，理論強(qiáng)振頻率為0. 011v。由不同梁型的32 m簡支箱梁實(shí)測結(jié)果分析得出，列車豎向強(qiáng)振頻率的理論值與實(shí)測值吻合較好。

理論研究表明，對于常用跨度簡支箱梁，當(dāng)強(qiáng)振頻率等于橋梁豎向自振頻率f的1 /i( i = 1，2，3，…)時(shí)，即vres，i= 3. 6fd/i( i = 1，2，3，…)，會(huì)使結(jié)構(gòu)發(fā)生共振或超諧共振。定義vres，1為橋梁的1階共振速度，定義vres，2，vres，3分別為2，3階超諧共振速度。當(dāng)列車速度滿足vcon，i= 3. 6f L/( i－0. 5) ( i = 1，2，3，…)時(shí)，車輛的周期性加載作用會(huì)相互抵消。其中，vcon，i為i階消振速度，km/h; L為梁長，m。

根據(jù)上述簡支梁共振、消振理論，結(jié)合我國高速鐵路32 m簡支箱梁豎向自振頻率實(shí)測結(jié)果，車長d取25 m，L取31. 5 m。32 m簡支箱梁超諧共振、消振計(jì)算速度見表4。

表4 32 m簡支箱梁超諧共振、消振計(jì)算速度　km/h

計(jì)算結(jié)果表明:在運(yùn)營速度范圍內(nèi)，32 m簡支箱梁不會(huì)出現(xiàn)1階共振現(xiàn)象;由于2階超諧共振速度和3階消振速度重合，2階超諧共振被抑制; 3階之后的超諧共振速度與對應(yīng)的消振速度均有一定差距，理論上存在超諧共振現(xiàn)象。

以設(shè)計(jì)速度為250和350 km/h、自振頻率為5. 9 和6. 8 Hz的兩孔32 m簡支箱梁為例，實(shí)測列車以不同速度通過橋梁時(shí)，跨中豎向加速度( 20 Hz低通濾波)散點(diǎn)分布見圖1和圖2。

由實(shí)測值分布可知，兩孔32 m簡支箱梁的2階超諧共振速度分別為266，306 km/h，但是由于接近3階消振速度268，308 km/h，動(dòng)力響應(yīng)未出現(xiàn)峰值，說明不存在2階超諧共振現(xiàn)象。兩孔32 m簡支箱梁的3階超諧共振速度分別為177，204 km/h，與計(jì)算值吻合較好，實(shí)測數(shù)據(jù)存在明顯峰值，證明了存在3階超諧共振現(xiàn)象，且豎向加速度與試驗(yàn)最高速度接近;實(shí)測4階消振現(xiàn)象明顯，消振的速度范圍較計(jì)算值191，220 km/h更寬;當(dāng)列車速度為4階以上的超諧共振速度時(shí)，梁體振動(dòng)未出現(xiàn)明顯超諧共振峰值，實(shí)測值均較小，可以忽略。

圖1 32 m簡支箱梁( 5. 9 Hz)跨中豎向加速度散點(diǎn)分布

圖2 32 m簡支箱梁( 6. 8 Hz)跨中豎向加速度散點(diǎn)分布

動(dòng)車組以3階超諧共振、4階消振速度通過32 m簡支箱梁時(shí)，跨中豎向撓度時(shí)域波形見圖3。通過對比實(shí)測波形可以看出，超諧共振時(shí)，隨著動(dòng)車組各節(jié)車的連續(xù)加載，撓度值增大趨勢明顯，且每個(gè)輪對的動(dòng)力作用軌跡均可見。當(dāng)動(dòng)車組出橋后，梁體自身余振持續(xù)時(shí)間較長;消振時(shí)，實(shí)測撓度波形無明顯增大現(xiàn)象，梁體也無明顯余振。實(shí)測梁體應(yīng)變波形與撓度波形趨勢一致。

圖3 32 m簡支箱梁跨中豎向撓度時(shí)域波形

在評(píng)估梁體是否發(fā)生超諧共振時(shí)，應(yīng)對撓度、應(yīng)變、豎向振動(dòng)的波形做綜合對比分析。不同傳感器、不同測試方法所測得的數(shù)據(jù)規(guī)律一致時(shí)，方可確認(rèn)梁體出現(xiàn)超諧共振現(xiàn)象。其中，豎向加速度數(shù)值對諧振現(xiàn)象最敏感。在現(xiàn)場試驗(yàn)過程中，可將vres，i= 3. 6fd/i ( i = 1，2，3，…)公式進(jìn)行簡化，得到32 m簡支箱梁3階超諧共振速度預(yù)估公式: v = 30f，方便現(xiàn)場分析。

動(dòng)力系數(shù)是反映列車對橋梁沖擊作用的重要指標(biāo)。我國《高速鐵路工程動(dòng)態(tài)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》( TB 10716—2013)和《高速鐵路橋梁運(yùn)營性能檢定規(guī)定(試行)》( TG/GW 209—2014)中均采用運(yùn)營動(dòng)力系數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。當(dāng)動(dòng)車組運(yùn)營速度與32 m簡支箱梁3階諧振速度接近時(shí)，動(dòng)力系數(shù)出現(xiàn)峰值，表明列車沖擊作用明顯。

32 m簡支箱梁跨中撓度動(dòng)力系數(shù)散點(diǎn)分布見圖4，且應(yīng)變動(dòng)力系數(shù)趨勢與之一致。某高速鐵路32 m簡支箱梁動(dòng)力系數(shù)存在超出運(yùn)營動(dòng)力系數(shù)的現(xiàn)象，而規(guī)范中規(guī)定實(shí)測動(dòng)力系數(shù)不宜大于運(yùn)營動(dòng)力系數(shù)。日常運(yùn)營時(shí)，列車運(yùn)營速度應(yīng)盡量避開橋梁結(jié)構(gòu)的超諧共振速度。養(yǎng)護(hù)維修時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對敏感區(qū)段的梁體及橋上線路軌道不平順、扣件狀態(tài)、道床板與支撐層連接處的觀測和養(yǎng)護(hù)。

圖4 32 m簡支箱梁跨中撓度動(dòng)力系數(shù)分布

2. 2動(dòng)力響應(yīng)數(shù)值

橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)是列車—軌道—橋梁三者動(dòng)力相互作用狀態(tài)的綜合反映，應(yīng)將橋梁動(dòng)力響應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，以保證結(jié)構(gòu)安全、軌道狀態(tài)穩(wěn)定，滿足運(yùn)營要求。32 m簡支箱梁豎向動(dòng)力響應(yīng)見表5。其中，豎向振幅為實(shí)測波形單峰值，豎向加速度為20 Hz低通濾波后的單峰值，動(dòng)力增量為實(shí)測動(dòng)力系數(shù)換算至設(shè)計(jì)荷載后的增量。

表5 32 m簡支箱梁豎向動(dòng)力響應(yīng)

由表5可知，32 m簡支箱梁豎向動(dòng)力響應(yīng)實(shí)測值滿足設(shè)計(jì)值和通常值的要求。由于動(dòng)車組質(zhì)量較小，軸重一般＜16 t，激勵(lì)能量有限，各梁型梁體豎向動(dòng)力響應(yīng)實(shí)測值均較小。在橋梁設(shè)計(jì)速度范圍內(nèi)，250和350 km/h設(shè)計(jì)等級(jí)的橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)數(shù)值無明顯差異。通過對比無砟線路實(shí)測數(shù)據(jù)可知，無砟軌道橋梁振動(dòng)響應(yīng)可參考該通常值。日常檢定結(jié)果如超過通常值，應(yīng)仔細(xì)檢查橋上的軌道狀態(tài)和車輛狀況，以及橋梁結(jié)構(gòu)是否存在隱藏的病害等。

橋梁結(jié)構(gòu)的振幅測試宜選用專用位移型或速度型傳感器測量，加速度測試宜選用加速度型傳感器。當(dāng)沒有專用傳感器時(shí)，理論上可對間接物理量進(jìn)行積分或微分得到所需參數(shù)，但應(yīng)注意由此引起的誤差。

3　橫向動(dòng)力響應(yīng)

引起車橋系統(tǒng)橫向振動(dòng)的激勵(lì)源主要是車輛蛇行運(yùn)動(dòng)。正常的蛇行運(yùn)動(dòng)是允許的，但當(dāng)車輛運(yùn)行速度達(dá)到或超過一定的臨界值時(shí)，蛇行運(yùn)動(dòng)將進(jìn)入失穩(wěn)狀態(tài)，從而激發(fā)較大幅度的車橋橫向耦合振動(dòng)。動(dòng)車組激勵(lì)橋梁的橫向強(qiáng)振頻率實(shí)測值與車速成正比，與豎向強(qiáng)振頻率趨勢相同，二者較為接近。

32 m簡支箱梁橫向自振頻率實(shí)測值＞15 Hz，說明梁體橫向剛度較大，而動(dòng)車組在運(yùn)營速度范圍內(nèi)產(chǎn)生的橫向強(qiáng)振頻率＜4 Hz，梁體不會(huì)產(chǎn)生橫向共振或超諧共振現(xiàn)象。

列車作用下的橋梁整體橫向動(dòng)力響應(yīng)，為橋墩和箱梁橫向振動(dòng)的總和。32 m簡支箱梁自身橫向剛度較大，但與橋墩組成梁墩耦合體系后，墩梁一體的橫向自振頻率往往較小。當(dāng)橋墩較高時(shí)，墩的剛度會(huì)影響整個(gè)橋梁體系的橫向振動(dòng)特性。當(dāng)動(dòng)車組通過時(shí)的橫向強(qiáng)振頻率與墩梁一體橫向自振頻率接近時(shí)，梁體跨中和墩頂橫向振幅會(huì)出現(xiàn)峰值。因此，TG/GW 209—2014中對于梁體和橋墩橫向振幅出現(xiàn)峰值的橋梁，按通常值的2倍控制。32 m簡支箱梁橫向動(dòng)力響應(yīng)見表6。墩頂振幅通常值與墩全高Hp和墩身橫向平均寬度B有關(guān)。

表6 32 m簡支箱梁橫向動(dòng)力響應(yīng)　mm

由于動(dòng)車組激勵(lì)能量有限，正線輪軸橫向力實(shí)測值一般＜15 kN，各梁型梁體及橋墩橫向動(dòng)力響應(yīng)數(shù)值均較小，采用通常值評(píng)價(jià)更符合結(jié)構(gòu)實(shí)際狀況。不同設(shè)計(jì)等級(jí)的橋梁結(jié)構(gòu)的橫向動(dòng)力響應(yīng)數(shù)值無明顯差異。250 km/h設(shè)計(jì)等級(jí)無砟軌道橋梁振動(dòng)響應(yīng)可參考有砟軌道的通常值。日常檢定結(jié)果如超出通常值，應(yīng)查明原因并整治。

振動(dòng)傳感器的安裝方向應(yīng)與測試振動(dòng)方向一致，且與梁體粘貼牢固，保證測試過程中不產(chǎn)生傾斜和附加振動(dòng)。傳感器位于局部振動(dòng)明顯區(qū)域時(shí)，所測試數(shù)值會(huì)略大，應(yīng)注意測點(diǎn)布置位置。

4　結(jié)論

通過對我國高速鐵路32 m簡支箱梁實(shí)測的豎向剛度、自振特性及動(dòng)力響應(yīng)的分析，對動(dòng)車組通過時(shí)橋梁的動(dòng)力性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并對動(dòng)車組作用于橋梁結(jié)構(gòu)的機(jī)理進(jìn)行了探討，得出如下結(jié)論。

1) 32 m簡支箱梁的撓跨比實(shí)測值遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值和規(guī)范限值，自振頻率實(shí)測值大于設(shè)計(jì)值和規(guī)范限值，說明橋梁結(jié)構(gòu)具有足夠的橫向、豎向剛度，且有較大的安全裕量和優(yōu)化空間。

2)實(shí)測32 m簡支箱梁豎向動(dòng)力響應(yīng)存在第3階超諧共振現(xiàn)象，橫向動(dòng)力響應(yīng)在特定狀況下會(huì)出現(xiàn)墩梁一體耦合振動(dòng)峰值。在日常運(yùn)營時(shí)，列車運(yùn)營速度應(yīng)盡量避開橋梁的豎向超諧共振速度和橫向耦合振動(dòng)峰值速度。在養(yǎng)護(hù)維修時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對敏感區(qū)段橋梁的觀測和養(yǎng)護(hù)。

3)將實(shí)測32 m簡支箱梁靜態(tài)參數(shù)和動(dòng)力響應(yīng)數(shù)值，分別與通常值、設(shè)計(jì)值和規(guī)范限值比較可知，根據(jù)實(shí)測樣本統(tǒng)計(jì)分析得到的《高速鐵路橋梁運(yùn)營性能檢定規(guī)定(試行)》中的通常值更接近橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際狀況，能更好地用于評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營狀態(tài)。

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(責(zé)任審編鄭冰)

Experimental analysis of dynamic performance of 32 m-span
simply-supported box-girder on high speed railway

MENG Xin1，2，LIU Penghui1，2，YAO Jingchuan1，2，WANG Wei1，2，YIN Jing1，2，YANG Yiqian1，2
( 1．Railway Engineering Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China; 2．State Key Laboratory for Track Technology of High-Speed Railway，Beijing 100081，China)

Abstract:T he vertical stiffness，natural frequency and dynamic response of different types of 32 m-span simplysupported box-girder on high speed railway were tested and analyzed．T he mechanism of the motor train unit acted on bridge structure was discussed．T he results show that the measured value of the vertical stiffness is far less than the design value and the code value，the measured value of the natural frequency is far greater than the design value and the code value，which has a larger safety allowance and optimization space．T he peaking effects of the vertical dynamical response would appear when the speed is closed to the third of super-harmonic resonance speed．And the peaking effects of the lateral dynamical response would appear when the forced frequency is closed to the pier-beam lateral frequency．T he static and dynamic parameter ordinary values of Verification Standard for High Speed Railway Bridge Operation Performance( Trial) ( T G /GW 209—2014) are more closer to actual situation，and it can be better used for evaluating operating condition．

Key words:High speed railway; Simply-supported box-girder; Resonance; Super-harmonic resonance; Dynamic performance

中圖分類號(hào):U446．1; U441+．3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

DOI:10．3969 /j．issn．1003-1995．2016．01．03

作者簡介:孟鑫( 1982—)，男，助理研究員，碩士。

基金項(xiàng)目:中國鐵路總公司科技研究開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目( 2013G004-A-2) ;國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目( 51378500) ;中國鐵道科學(xué)研究院基金項(xiàng)目( 2015YJ041)

收稿日期:2015-12-11;修回日期: 2015-12-21