【博士】鐵路橋墩橫向振動(dòng)理論和試驗(yàn)研究【2004】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：北京交通大學(xué)　　學(xué)位年度： 2004年　　列車通過橋梁時(shí)引起橋梁結(jié)構(gòu)的橫向振動(dòng)，以往由于車速較低，橋梁橫向振動(dòng)問題不突出。隨著我國鐵路逐步提速，一些橋梁的橫向振幅過大。嚴(yán)重威脅著行車安全。出于車橋橫向振動(dòng)的機(jī)理比較復(fù)雜．涉及的因素比較多，橋梁橫向剛度問題至今沒有徹底地解決。本文以大量的實(shí)鍘資料為基礎(chǔ)，從試驗(yàn)和理論兩方面重點(diǎn)研究橋墩的橫向剛度問題，揭示梁墩體系橫向振動(dòng)的基本規(guī)律，對橋墩橫向剛度的設(shè)計(jì)和檢定標(biāo)準(zhǔn)提出了新見解。主要的研究工作如下：　　1．指出了目前規(guī)范中關(guān)于橋墩橫向剛度規(guī)定的不足。通過對橋墩橫向剛度的研究歷史、相關(guān)條文制定的依據(jù)及提速后出現(xiàn)的新情況，指出了設(shè)計(jì)規(guī)范和檢定規(guī)范中墩頂振幅有關(guān)條文的不足之處?！　?．分析了橋墩橫向振動(dòng)的主要因素并建立了車梁墩體系的動(dòng)力分析模型。通過理論分析，提出反映墩頂橫向振幅的兩個(gè)主要因素：一是反映靜位移大小的質(zhì)量比：二是反映動(dòng)力放大系數(shù)的橋墩橫向自振頻率。以C62貨車為對象，考慮輪軌蠕滑、軌道隨機(jī)不平順和不同基礎(chǔ)的影響，建立了車梁墩體系的動(dòng)力分析模型?！　?．對既有鐵路橋梁的橫向振動(dòng)進(jìn)行了分類研究。在大量實(shí)測資料的基礎(chǔ)上，從橋墩類型、上部結(jié)構(gòu)類型和基礎(chǔ)類型三方面，對我國目前鐵路橋墩進(jìn)行了分類統(tǒng)計(jì)。根據(jù)基礎(chǔ)類型不同，統(tǒng)計(jì)分析了既有橋墩的橫向自振頻率；從單一參數(shù)和綜合參數(shù)兩個(gè)角度，研究了不同類型梁墩體系橫向振動(dòng)的規(guī)律，指出了墩頂振幅較大的梁墩體系的主要特征?！　?。提出了綜合指標(biāo)的新概念。將反映橋墩橫向振動(dòng)特性的主要因素用統(tǒng)一的指標(biāo)表示，大量的實(shí)測結(jié)果和理論計(jì)算結(jié)果表明，綜舍指標(biāo)和墩頂振幅的相關(guān)性最好。綜合指標(biāo)反映了梁墩體系橫向振動(dòng)的特性，將千差萬別的橋墩有機(jī)地聯(lián)系起來?！　?．進(jìn)行了現(xiàn)場補(bǔ)充試驗(yàn)。選擇了8座有代表性的健康的橋梁，對過往列車引起的橫向振動(dòng)進(jìn)行了測試。測得了墩底、墩頂、梁頂和跨中的橫向位移和加速度，同時(shí)還測得了橋上車輛的輪軌力和脫軌系數(shù)。不僅補(bǔ)充了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對不同類型梁墩體系的橫向振動(dòng)也有了全面的了解，為驗(yàn)證理論分析模型提供了依據(jù)?！　?．研究了不同類型橋墩的橫向振動(dòng)規(guī)律。本文主要研究貨車引起的橋墩橫向振動(dòng)，在大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論計(jì)算的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了單線實(shí)體墩和輕型墩的橫向振動(dòng)規(guī)律。以綜合指標(biāo)為變量，給出了不同類型橋墩橫向振幅計(jì)算公式?！　?．研究了橋墩橫向剛度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。通過對國內(nèi)外關(guān)于橋墩橫向剛度限值的比較，結(jié)合對實(shí)際橋墩橫向剛度分析，提出橋墩橫向剛度設(shè)計(jì)限值應(yīng)與粱墩體系的振動(dòng)特性有關(guān)，并給出了建議公式?！　?．以脫軌安全度為基礎(chǔ)，給出了輕型墩橫向剛度檢定標(biāo)準(zhǔn)的建議值。通過大量試驗(yàn)研究和理論分析，以脫軌安全度為基礎(chǔ)，給出了兩類雙柱式輕型橋墩的橫向剮度檢定標(biāo)準(zhǔn)，建議采用墩頂振幅和自振頻率雙重控制形式。　　

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