【摘 要】
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纵向轨枕轨道系统是一种新型轨道结构,它是在梯形轨枕轨道结构的基础上发展起来的。相对于梯形轨枕,纵向轨枕即保留了轻质和良好的减振性能等特点,又对中间连接横梁、固定方
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纵向轨枕轨道系统是一种新型轨道结构,它是在梯形轨枕轨道结构的基础上发展起来的。相对于梯形轨枕,纵向轨枕即保留了轻质和良好的减振性能等特点,又对中间连接横梁、固定方式以及施工方法等做出了改进。本文从系统学考虑,研究基于纵向轨枕轨道的车辆-轨道系统动态特性,并对其动力学性能进行了参数影响分析。根据车辆-轨道垂向耦合系统动力学理论,本文建立了单节车辆-纵向轨枕轨道垂向耦合系统动力学模型。采用新型快速显示数值积分法对系统的运动微分方程进行求解,得到其各部分的动力学响应。研究结果表明:在本文研究范围内,车辆的运行平稳性和安全性均可以得到保障。但是系统的动力学响应会受车辆和轨道的设计参数影响,特别是车速和车辆的承载情况,说明在纵向轨枕轨道设计中综合考虑车辆和轨道因素是非常必要的。以有限元理论为基础,本文建立了城市高架桥上纵向轨枕轨道有限元模型。首先,通过模态分析和谐响应分析对模型进行了验证,并分析了纵向轨枕轨道振动的固有特性。然后,以车辆-轨道耦合系统中的轮轨垂向作用力作为外荷载,将其施加到有限元模型上,进行随机响应分析,得到桥上纵向轨枕轨道结构的动力学响应及其传递规律。研究结果表明:当枕下减振材料刚度取20MN/m时,从轨枕到桥面的加速度级在31.5Hz以上最大可衰减40dB,Z振级衰减最大可达36.1dB,说明枕下减振材料对纵向轨枕轨道的振动衰减具有显著效果。在一般设计条件下(即轨道结构设计参数变化范围较小),纵向轨枕轨道的结构参数对其动力学响应的影响主要体现在结构的自振频率附近,研究轨道结构参数对系统动力学性能的影响为结构设计优化提供了理论依据。
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