重载铁路32m混凝土简支T梁动力系数计算研究

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随着我国重载铁路与重载运输的发展,运行列车不断提速、轴重不断增加,由此造成货物列车荷载对桥梁的振动与冲击作用问题越来越突出,而既有铁路桥梁动力系数的计算方法在重载铁路应用中存在一定的局限性和不适用性。据此,本文采用理论计算、数值模拟和试验测试相结合的手段,基于动力系数敏感性分析和实桥试验,探索重载铁路常见32 m跨度简支T梁动力系数计算方法研究,论文主要工作和结论如下:(1)基于我国重载铁路桥梁动力系数研究现状分析及规范关于动力系数的计算,进行移动荷载作用下简支梁动力系数理论推导及数值解求解介绍。研究表明:重载铁路桥梁动力冲击作用复杂且针对其动力系数的研究相对较少,动力系数解析结果同外部荷载及桥梁自身频率相关。(2)以重载铁路常见货物列车以及在役混凝土简支T梁为研究对象,建立移动荷载-桥梁有限元模型,分别从荷载因素、桥梁自身结构特性进行动力系数影响因素分析。分析表明:轴重变化对动力系数的影响无明显规律;随荷载运行速度的增加,动力系数线性增加;动力系数随桥梁跨径的增大而减小;动力系数随梁体竖向基频的增大而增大。(3)结合动力系数与不同影响因素的分析,提出综合考虑荷载因素与桥梁结构特性的动力系数计算方法并给出计算公式,通过实桥试验数据对其适用性进行验证。结果表明:本文所提出计算方式与实测结果吻合较好,现有规范中关于动力系数的计算偏于保守。(4)基于理论与数值模拟分析和现场试验测试结果,进行重载铁路简支T梁不同响应与不同位置所对应动力系数的对比分析。结果表明:不同响应所对应的动力系数是有差别的,理论与数值模拟计算结果均体现出挠度动力系数最大、弯矩动力系数次之、剪力动力系数最小;不同截面位置所对应的动力系数在靠近支点附近处数值较大,在0.2 L~0.8 L范围内较小且变化不大。
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