【博士】铁路桥墩横向振动理论和试验研究【2004】

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内容简介

　　学科专业：桥梁与隧道工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：北京交通大学　　学位年度： 2004年　　列车通过桥梁时引起桥梁结构的横向振动，以往由于车速较低，桥梁横向振动问题不突出。随着我国铁路逐步提速，一些桥梁的横向振幅过大。严重威胁着行车安全。出于车桥横向振动的机理比较复杂．涉及的因素比较多，桥梁横向刚度问题至今没有彻底地解决。本文以大量的实铡资料为基础，从试验和理论两方面重点研究桥墩的横向刚度问题，揭示梁墩体系横向振动的基本规律，对桥墩横向刚度的设计和检定标准提出了新见解。主要的研究工作如下：　　1．指出了目前规范中关于桥墩横向刚度规定的不足。通过对桥墩横向刚度的研究历史、相关条文制定的依据及提速后出现的新情况，指出了设计规范和检定规范中墩顶振幅有关条文的不足之处。　　2．分析了桥墩横向振动的主要因素并建立了车梁墩体系的动力分析模型。通过理论分析，提出反映墩顶横向振幅的两个主要因素：一是反映静位移大小的质量比：二是反映动力放大系数的桥墩横向自振频率。以C62货车为对象，考虑轮轨蠕滑、轨道随机不平顺和不同基础的影响，建立了车梁墩体系的动力分析模型。　　3．对既有铁路桥梁的横向振动进行了分类研究。在大量实测资料的基础上，从桥墩类型、上部结构类型和基础类型三方面，对我国目前铁路桥墩进行了分类统计。根据基础类型不同，统计分析了既有桥墩的横向自振频率；从单一参数和综合参数两个角度，研究了不同类型梁墩体系横向振动的规律，指出了墩顶振幅较大的梁墩体系的主要特征。　　4。提出了综合指标的新概念。将反映桥墩横向振动特性的主要因素用统一的指标表示，大量的实测结果和理论计算结果表明，综舍指标和墩顶振幅的相关性最好。综合指标反映了梁墩体系横向振动的特性，将千差万别的桥墩有机地联系起来。　　5．进行了现场补充试验。选择了8座有代表性的健康的桥梁，对过往列车引起的横向振动进行了测试。测得了墩底、墩顶、梁顶和跨中的横向位移和加速度，同时还测得了桥上车辆的轮轨力和脱轨系数。不仅补充了大量的试验数据，对不同类型梁墩体系的横向振动也有了全面的了解，为验证理论分析模型提供了依据。　　6．研究了不同类型桥墩的横向振动规律。本文主要研究货车引起的桥墩横向振动，在大量的试验数据和理论计算的基础上，重点研究了单线实体墩和轻型墩的横向振动规律。以综合指标为变量，给出了不同类型桥墩横向振幅计算公式。　　7．研究了桥墩横向刚度设计标准。通过对国内外关于桥墩横向刚度限值的比较，结合对实际桥墩横向刚度分析，提出桥墩横向刚度设计限值应与粱墩体系的振动特性有关，并给出了建议公式。　　8．以脱轨安全度为基础，给出了轻型墩横向刚度检定标准的建议值。通过大量试验研究和理论分析，以脱轨安全度为基础，给出了两类双柱式轻型桥墩的横向剐度检定标准，建议采用墩顶振幅和自振频率双重控制形式。　　

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