【摘 要】
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D型施工便梁是在下穿铁路施工时,保障铁路线临时通车的重要临时结构。随着经济的发展,下穿铁路规划道路的施工规模不断扩大,对D型施工便梁提出更大跨度的要求。在临时行车时,D型施工便梁是确保行车安全和施工安全的重要临时结构,随着D型施工便梁跨度的增加,研究其在列车作用下的耦合振动,进一步分析D型施工便梁的结构稳定性和行车安全性具有重要实际与理论意义。本文基于有限元理论与多体动力学理论,利用有限元软件An
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D型施工便梁是在下穿铁路施工时,保障铁路线临时通车的重要临时结构。随着经济的发展,下穿铁路规划道路的施工规模不断扩大,对D型施工便梁提出更大跨度的要求。在临时行车时,D型施工便梁是确保行车安全和施工安全的重要临时结构,随着D型施工便梁跨度的增加,研究其在列车作用下的耦合振动,进一步分析D型施工便梁的结构稳定性和行车安全性具有重要实际与理论意义。本文基于有限元理论与多体动力学理论,利用有限元软件Ansys Workbench与多体动力学软件Universal Mechanism,分别建立了40m D型施工便梁有限元模型与列车车辆空间模型,通过ANSYS＿UM联合仿真端口建立了完整的车桥系统模型对车桥系统的动力学特性进行分析计算。同时,利用试验设计软件Designexpert采用中心复合设计建立响应面优化设计试验表,在Ansys Workbench依次计算得到仿真响应值完成对响应面函数的拟合,并通过响应面函数取得结构优化最优值,实现对D型施工便梁的结构优化。为研究结构优化后D型施工便梁的结构安全,建立结构优化后的D型施工便梁有限元模型对主要受力构件应力、全桥的动力响应进行了分析计算,并提出48m跨度D型施工便梁设计的初步构想。通过UM对车桥系统模型的动力学仿真,对列车轴重、列车编组、运行车速、桩基不均匀沉降、不同便梁尺寸等因素影响下的车桥动力指标进行分析研究。结果表明:轴重的增加会对车桥系统响应值产生一定的影响;重空混编列车的列车安全指标较大,容易发生脱轨事故;货车编组以不同时速通过便梁时,会受共振车速的影响,达到共振车速时,车桥动力响应有不同程度的增大;车辆竖向加速度和轮重减载率受桩基不均匀沉降的影响明显,其余响应受影响较小;针对D便梁进行响应面优化的效果良好,利用响应面法对桥梁结构进行结构优化是可行且有效的;响应面优化后的便梁结构安全符合规范且动力学响应表现良好,能满足更大跨度的D便梁设计,可以为48m D便梁的设计提供一定的参考。
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