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1 绪论 1

1.1 铁路桥梁动力学的研究对象及历史 1

1.2 确定性振动 3

1.3 动力系数 5

1.4 随机振动 6

2 桥梁的理论模型 9

2.1 梁 9

2.1.1 质量梁 9

2.1.2 无质量梁和其他特例 10

2.1.3 连续梁 11

2.1.4 边界条件和初始条件 11

2.2 板 12

2.3 复杂体系 13

2.3.1 桁架 13

2.3.2 刚架 14

2.3.3 曲杆 14

2.4 集总质量和连续分布质量模型 15

2.5 桥面板建模 16

2.5.1 横梁效应 16

2.5.2 道碴 19

2.6 其他要素建模 19

2.6.1 变截面 19

2.6.2 预应力混凝土桥 20

2.6.3 弹性基础、剪切和转动惯量的影响 20

2.7 铁路桥梁建模 22

3 铁路车辆建模 23

3.1 移动的竖向力 23

3.1.1 常力 23

3.1.2 简谐力 24

3.1.3 连续荷载 25

3.1.4 随机荷载 25

3.2 质量单元 27

3.2.1 集总质量 27

3.2.2 刚性板和刚体 28

3.3 弹簧及阻尼元件 29

3.3.1 线性弹簧 29

3.3.2 非线性弹簧 29

3.3.3 止冲器 30

3.3.4 黏性阻尼 30

3.3.5 摩擦 30

3.3.6 弹塑性单元 31

3.4 桥梁和运行列车建模 32

3.4.1 初始假定 32

3.4.2 运动方程 34

3.4.3 车辆沿桥的移动 35

4 铁路桥梁的固有频率 38

4.1 固有频率的计算 38

4.1.1 梁 39

4.1.2 连续梁 44

4.1.3 板 48

4.1.4 有载桥梁的固有频率 49

4.2 试验结果 50

4.2.1 桥梁的动刚度 51

4.2.2 固有频率的统计计算 54

4.2.3 经验公式 57

5 铁路桥梁的阻尼 61

5.1 力通过时梁的阻尼振动 61

5.1.1 与振动速度成正比的黏性阻尼 62

5.1.2 干摩擦 65

5.1.3 内阻尼的复数理论 69

5.2 试验结果 71

5.2.1 对数衰减阻尼的统计计算 71

5.2.2 经验公式 74

6 车辆速度对桥梁动应力的影响 75

6.1 匀速运动 75

6.2 变速运动 78

7 轨道不平顺及其他参数的影响 82

7.1 周期性的轨道不平顺 83

7.1.1 车轮扁疤的冲击 85

7.1.2 横梁和轨枕效应 86

7.1.3 独立的轨道不平顺 86

7.2 随机的轨道不平顺 87

7.3 其他参数 89

8 作用于桥上的水平纵向力 90

8.1 考虑黏着力时圆盘沿梁的滚动 90

8.1.1 方程的解 92

8.1.2 某些参数的影响 95

8.2 准静态模型 97

8.2.1 方程的解 99

8.2.2 某些参数的影响 103

8.2.3 桥梁试验 114

8.3 桥上的起动力和制动力 115

9 作用于桥上的水平横向力 118

9.1 梁 118

9.1.1 竖向振动 118

9.1.2 横向振动 121

9.1.3 扭振 123

9.2 关于竖轴对称的薄壁杆 124

9.2.1 近似解 126

9.2.2 动态解 127

9.2.3 关于两个轴对称的薄壁杆 128

9.3 桥梁试验 129

9.4 横向振动和扭振的变差系数 131

9.5 离心力 134

10 铁路桥梁的运营荷载 136

10.1 轴力 137

10.1.1 轴力的测定 138

10.1.2 竖向轴力 141

10.1.3 车轮水平横向力 145

10.2 轴距 146

10.3 行车速度 147

11 随机应力-时程曲线分级的统计计数法 149

11.1 统计计数法 150

11.1.1 采样法 150

11.1.2 阈值法 151

11.1.3 峰值计数法 151

11.1.4 基线交叉计数法 152

11.1.5 应力幅计数法 152

11.1.6 多参数法 153

11.2 雨流计数法 153

11.2.1 来自应力-应变图的计数法判别 154

11.2.2 计数法则 155

11.2.3 计算机算法 156

11.3 计数法的评价 160

11.4 应力的统计评估 161

11.4.1 列车通过引起的应力极值 161

11.4.2 采样法结果的统计评估 162

12 铁路钢桥的应力幅 164

12.1 应力谱的理论计算 164

12.1.1 典型列车 164

12.1.2 运营荷载 167

12.1.3 弯矩谱 168

12.2 实验应力谱 174

12.2.1 应力幅数的经验公式 176

12.2.2 应力幅的概率密度 177

12.2.3 每年的应力循环数 180

12.2.4 应力循环数 181

12.3 不断增长的运营荷载 186

12.4 超载的影响 186

12.5 其他因素 187

12.6 应力谱的评价 188

13 铁路钢桥的疲劳评估 189

13.1 疲劳损伤累积理论 189

13.2 等效损伤法 193

13.3 疲劳的极限状态 195

13.4 根据极限状态理论进行桥梁疲劳评估 196

13.5 疲劳裂纹扩展 197

13.6 铁路桥梁的疲劳寿命和检查周期 202

13.6.1 初始裂纹的剩余寿命 202

13.6.2 考虑疲劳损伤累积的疲劳寿命 202

13.6.3 铁路桥梁的检测周期 204

14 铁路桥上无缝线路的温度力 206

14.1 无缝线路和桥梁的理论模型 206

14.1.1 基本假设 206

14.1.2 基本方程及其解 207

14.1.3 例子 214

14.2 理论和试验的对比 216

14.3 梁体伸缩长度 219

14.3.1 最高和最低温度 220

14.3.2 强度条件 221

14.3.3 轨缝条件 223

14.3.4 相对位移条件 225

14.3.5 稳定性条件 227

14.3.6 梁体的容许伸缩长度 228

14.4 温度变化引起的梁体水平力 230

14.5 几个参数的影响 243

14.5.1 钢轨位移 243

14.5.2 钢轨力 243

14.5.3 相对位移量 244

14.5.4 固定支座上的力 245

14.5.5 曲线桥上的均布荷载 245

14.5.6 强度条件 245

14.5.7 轨缝条件 245

14.5.8 相对位移量条件 247

14.6 桥上铺设无缝线路小结 247

参考文献 248