车辆通过结构时,会对结构产生动力冲击作用,而结构的振动反过来又会引起车辆的振动,这就是车辆与结构耦合振动问题。对车辆—结构相互作用进行深入研究,正确评估车辆和结构的动力性能,是现代高速、重载铁路桥梁设计的实际需要,对分析车辆在高速运行时的稳定性舒适性提供了重要帮助。基于车桥振动的古典理论即利用匀速移动常量力模型、匀速移动质量模型和匀速移动弹簧质量模型,推导了以上各种模型与简支梁相互作用的动力方程。利用Newmark法编制相应的APDL求解程序求解微分方程得到数值解,通过ANSYS建立三种有限元模型得到有限元解,对两种结果进行对比分析。研究三种模型在不同速度时桥梁最大挠度、最大加速度呈现的变化规律与差异,并以此讨论了三种模型在车桥耦合问题的适用性。发现移动力与移动弹簧质量模型计算的结果更为一致。利用轨道不平顺功率谱通过MATLAB对轨道不平顺进行了模拟。推导了轨道不平顺为余弦波或为MATLAB模拟得到的随机不平顺时移动质量和移动弹簧质量模型与简支梁的动力平衡方程。利用Newmark法编制APDL求解了该方程得到数值解并与通过ANSYS建立对应有限元模型计算得到的有限元解进行对比,两者计算结果一致,验证了ANSYS有限元数值模拟的正确性。考虑道床剪切作用利用ANSYS建立双T简支梁—轨道模型和四列25吨轴重重载货运列车模型,基于桥梁跨中挠度对车—轨—桥系统进行了有限元模型参数探讨。耦合利用节点耦合法进行瞬态分析,定量研究了车桥的振动特性,首次基于静力响应面法对车-轨-桥有限元模型进行模型修正,检验结果良好,可将修正后得模型作为基准有限元模型。利用修正后的模型获得更为精确得有限元解与桥梁监测所获取的挠度数据进行对比,两者结果一致,表明模型修正后ANSYS有限元模型可对车辆与结构的相互作用进行良好的动力仿真分析,为车—轨—桥系统的研究提供了相关依据和便利条件。