基于隨機振動模型的重載鐵路拱橋吊桿應力沖擊系數研究

朱志輝　趙婷婷　王力東　徐洪權　余志武

摘要：為研究重載列車動力荷載作用下大跨度中承式拱橋吊桿的應力沖擊系數問題，提出了基于車一線一橋耦合動力學和虛擬激勵法的吊桿隨機動應力分析方法。采用多體動力學理論建立具有二系懸掛的質量一彈簧一阻尼系統車輛模型；采用有限元方法建立軌道一橋梁有限元模型；基于等效Hertz線性輪軌接觸關系建立列車一軌道一橋梁耦合系統動力學方程。通過虛擬激勵法將軌道不平順轉化為一系列豎向簡諧不平順的疊加，將非平穩隨機振動問題轉化為確定性的時間歷程問題，建立了列車一軌道一橋梁耦合時變系統隨機振動計算模型。基于該模型，以蒙華重載鐵路某中承式拱橋為研究對象，研究了不同位置吊桿應力沖擊系數的不均勻性，并分析了車速和軌道不平順等級對吊桿應力沖擊系數的影響規律。結果表明：吊桿動應力均方根峰值和應力沖擊系數受軌道隨機不平順激勵和車速的影響顯著，并均隨著軌道不平順等級的降低而增大；吊桿最大動應力均值受車速影響較小。