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《汽車撞擊荷載及其作用下高速列車與橋梁系統(tǒng)動力響應與列車運行安全研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、汽車撞擊荷載及其作用下高速列車與橋梁系統(tǒng)動力響應與列車運行安全研究-->1緒論1.1研究背景1.1.1高速鐵路的發(fā)展高速鐵路具有速度快、能耗少、安全、舒適等特點，是當代科技發(fā)展的必然產物。1964年世界第一條高速鐵路日本東海道新干線建成開通之后，以日本、德國、法國、西班牙和意大利等一些國家為代表的高速鐵路技術不斷提高和完善，并在20世紀末以來得到了迅速發(fā)展。我國高速鐵路從20世紀90年代以來發(fā)展迅速，截至2014年底，在全國11萬公里鐵路運營總里程中，高速鐵路已經超過1.6萬公里。2014年12月26円，蘭新、
2、貴廣和南廣三條高速鐵路同F(xiàn)1開通，成為歷年來高鐵幵通最多的一天，使得時速250km以上的高鐵運營總里程一下增加了3210km。根據(jù)規(guī)劃，到2015年底，我國大陸高鐵運營里程總計將達到19915km，再加上臺灣?。ㄅ_）北（高）雄高鐵345km,中國高速鐵路總營業(yè)里程將達到20260km?！耙粠б宦贰苯洕l(fā)展戰(zhàn)略中，高速鐵路是從路上貫穿歐亞大陸的代表性交通工具，這也必將進一步促進高鐵的發(fā)展，圖1.1給出了截止統(tǒng)計日期為2015年2月4日的中國高速鐵路最新運營線路圖。橋梁是構建高速鐵路的重要基礎設施的咽喉，也是鐵路建
3、設的關鍵性技術，特別是對于時速200km以上的高速鐵路（包括客運專線、城際鐵路），通常采用全封閉的行車模式，要求軌道的高平順性，線路平縱面參數(shù)限制格外嚴格，直接導致了線路中橋梁所占比例大幅增加例如在滬寧杭等人口稠密地區(qū)和西南、西北等地質不良基礎地段，為了跨越既有交通路網，節(jié)約國家土地資源，避免高路堤出現(xiàn)的不均勻沉降，大量采用高架線路。圖1.2和圖1.3分別列出了國外和中國的高速鐵路及其對應線路中的橋梁工程概況，圖中數(shù)字表示各條線路橋梁總長度占線路總長度的百分比。從圖1.2中不難看出國外高速鐵路橋梁比例最高的是日
4、本，其上越新干線和東北新干線橋梁累計長度占全線總長的比例分別高達61.5%和58.1%，法國TVG東南延長線也占32.3%，韓國的漢城一爸山高速鐵路占27.1%。從圖1.3中可以看出，在我國高速鐵路中橋梁比例更高：武廣高速鐵路橋梁長度占全線正線總長的比例為48.1%，哈大客運專線則為714%，京滬高速鐵路占80.5%，京津城際鐵路所占比例高達87.7%,滬杭城際鐵路為90%，廣珠城際鐵路更是歷史性達到了94.2%。1.1.2汽車撞擊引起的橋梁破壞對跨越河流、海灣以及其他公路、鐵路等線路來說，橋梁是一種必要和可行
5、的結構形式。反過來看，橋梁也可以被看成是一種人為的交通障礙。隨著橋梁建設的快速發(fā)展，以及公路、鐵路交通的R益繁忙，在現(xiàn)役橋梁中，發(fā)生了多起因由于車輛撞擊而影響線路交通甚至是橋梁直接倒塌的事故。有諸多原因會導致橋梁倒塌，其大致可以歸為兩類：人為因素和自然因素。人為因素可再分為設計失誤、施工失誤、船舶撞擊、火車撞擊、汽車撞擊、超載、設計（知識）水平限制、故意破壞等；自然因素又可再分為地震、風雨、洪水、漂流物撞擊、環(huán)境惡化以及其他未知因素等。文獻[16]對世界上66個國家502座橋梁倒塌事故進行了分類統(tǒng)計，如圖1.4
6、所示?？梢钥闯?，船舶、火車、汽車、漂流物等撞擊引起的橋梁倒塌事故合計近90起，其中汽車掩擊近20起，是我們不可忽視的一種誘因。在我國大陸，汽車撞擊鐵路橋梁事故也時有發(fā)生。2008年10月15日,新疆一輛重型自卸車在河灘快速公路上行駛至跨線鐵路橋時，不慎將翻斗升起，撞在梁上，事故使鐵路橋梁前移約0.5m，有一列貨運列車因此停在橋頭等待線路修復，如圖1.11(3)所示；2009年2月8日，新菏下行線古固寨至新鄉(xiāng)東站間K12+031橋的限高架及橋欄桿托架被附加拖掛車輛的斯堪尼亞集裝箱式卡車掩壞，下行橋南側第一道限高架
7、橫梁撞飛，橫梁將橋梁部分欄桿、托架及步行板硒壞，第二道限高架也被撞壞，對過往列車運行安全造成巨大隱患，如圖1.11（b）所示。1.2車橋耦合振動問題基本研究方法車激橋梁振動問題的研究通常分為古典理論研究和現(xiàn)代理論研究兩個階段。20世紀60~70年代屬于古典理論研究階段，在這之前由于計算機普遍率較低，簡化的模型理論分析是車輛和橋梁的鍋合振動研究的主要手段，此方法基本上不考慮車輛和橋梁之間的耦合關系，車輛的模擬也先后經歷了移動常量力、移動簡諧力、移動質量和移動黃上質量等幾種簡化階段，研究過程中基本上是以給出簡支梁結
8、構的豎向動力響應的解析解和半解析解為主。由于模型簡化過多，計算手段受限制，古典理論的計算結果在實際應用中存在很多不完善的地方。20世紀60、70年代以后，被稱之為現(xiàn)代理論研究階段，這個階段中伴隨著計算機技術和有限元分析理論的發(fā)展，加之試驗測試技術和試驗方法的不斷進步，車輛和橋梁鍋合振動的研究有了飛速的發(fā)展，車輛和橋梁的力學模型更為精細、車輛和橋梁的耦合關系、激勵源的模擬生成以及計算方法
