【博士】鐵路橋墩橫向振動理論和試驗研究【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　　列車通過橋梁時引起橋梁結(jié)構(gòu)的橫向振動，以往由于車速較低，橋梁橫向振動問題不突出。隨著我國鐵路逐步提速，一些橋梁的橫向振幅過大。嚴重威脅著行車安全。出于車橋橫向振動的機理比較復(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。本文以大量的實鍘資料為基礎(chǔ)，從試驗和理論兩方面重點研究橋墩的橫向剛度問題，揭示梁墩體系橫向振動的基本規(guī)律，對橋墩橫向剛度的設(shè)計和檢定標準提出了新見解。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的主要因素并建立了車梁墩體系的動力分析模型。通過理論分析，提出反映墩頂橫向振幅的兩個主要因素：一是反映靜位移大小的質(zhì)量比：二是反映動力放大系數(shù)的橋墩橫向自振頻率。以C62貨車為對象，考慮輪軌蠕滑、軌道隨機不平順和不同基礎(chǔ)的影響，建立了車梁墩體系的動力分析模型?！　?．對既有鐵路橋梁的橫向振動進行了分類研究。在大量實測資料的基礎(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行了分類統(tǒng)計。根據(jù)基礎(chǔ)類型不同，統(tǒng)計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)兩個角度，研究了不同類型梁墩體系橫向振動的規(guī)律，指出了墩頂振幅較大的梁墩體系的主要特征?！　?。提出了綜合指標的新概念。將反映橋墩橫向振動特性的主要因素用統(tǒng)一的指標表示，大量的實測結(jié)果和理論計算結(jié)果表明，綜舍指標和墩頂振幅的相關(guān)性最好。綜合指標反映了梁墩體系橫向振動的特性，將千差萬別的橋墩有機地聯(lián)系起來?！　?．進行了現(xiàn)場補充試驗。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進行了測試。測得了墩底、墩頂、梁頂和跨中的橫向位移和加速度，同時還測得了橋上車輛的輪軌力和脫軌系數(shù)。不僅補充了大量的試驗數(shù)據(jù)，對不同類型梁墩體系的橫向振動也有了全面的了解，為驗證理論分析模型提供了依據(jù)。　　6．研究了不同類型橋墩的橫向振動規(guī)律。本文主要研究貨車引起的橋墩橫向振動，在大量的試驗數(shù)據(jù)和理論計算的基礎(chǔ)上，重點研究了單線實體墩和輕型墩的橫向振動規(guī)律。以綜合指標為變量，給出了不同類型橋墩橫向振幅計算公式?！　?．研究了橋墩橫向剛度設(shè)計標準。通過對國內(nèi)外關(guān)于橋墩橫向剛度限值的比較，結(jié)合對實際橋墩橫向剛度分析，提出橋墩橫向剛度設(shè)計限值應(yīng)與粱墩體系的振動特性有關(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準的建議值。通過大量試驗研究和理論分析，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準，建議采用墩頂振幅和自振頻率雙重控制形式?！　?

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