第1章 绪论 1
1.1铁路桥梁及其动力学问题 1
1.2列车-轨道-桥梁动力相互作用研究历史演进 8
1.3列车-轨道-桥梁动力相互作用研究内容 18
1.4列车-轨道-桥梁动力相互作用研究方法 21
参考文献 23
第2章 列车-轨道-桥梁动力相互作用模型 29
2.1列车-轨道-桥梁系统动力相互作用原理 29
2.2列车-轨道-桥梁系统动力学建模方法 30
2.3机车车辆振动分析模型 32
2.3.1四轴机车车辆模型及运动方程 34
2.3.2六轴机车模型及运动方程 43
2.4轨道结构振动分析模型 52
2.4.1轨道结构振动模型 53
2.4.2轨道结构振动方程 58
2.5桥梁结构有限元模型 64
2.5.1基本单元模型 65
2.5.2总体刚度矩阵和质量矩阵 87
2.5.3总体阻尼矩阵 88
2.6轮轨相互作用分析模型 89
2.6.1轮轨接触几何关系 89
2.6.2轮轨法向力计算模型 90
2.6.3轮轨蠕滑力计算模型 91
2.7桥轨相互作用分析模型 97
2.8列车-轨道-桥梁大系统动力学方程 98
参考文献 99
第3章 列车-轨道-桥梁振动系统激励 100
3.1桥上轨道系统激励 100
3.1.1轨道几何不平顺的描述 100
3.1.2典型轨道谱 102
3.1.3轨道随机不平顺的数值模拟 106
3.2桥梁系统激励 109
3.2.1桥梁徐变上拱 110
3.2.2桥梁预拱度 111
3.2.3梁体温度变形 112
3.2.4墩台基础工后沉降 113
3.3环境激励 114
3.3.1地震激励 114
3.3.2风荷载激励 125
参考文献 142
第4章 列车-轨道-桥梁动力相互作用仿真技术 145
4.1列车过桥动力学仿真技术 145
4.2列车-轨道-桥梁系统动力学仿真算法 147
4.2.1新型快速显式数值积分法 147
4.2.2 Newmark-β3积分法 150
4.3列车-轨道-桥梁系统动力学仿真综合软件TTBSIM 151
4.3.1 TTBSIM软件的结构 151
4.3.2 TTBSIM软件的功能 155
参考文献 157
第5章 列车-轨道-桥梁动力相互作用仿真软件的试验验证 159
5.1用于验证TTBSIM软件的列车过桥动力学试验概况 159
5.1.1秦沈客运专线高速试验列车通过桥梁动力学现场试验 159
5.1.2京津城际铁路高速列车通过桥梁动力学现场试验 161
5.2基于秦沈客运专线高速试验列车过桥动力学试验的验证 163
5.3基于京津城际铁路高速列车过桥动力学试验的验证 167
参考文献 170
第6章 列车-轨道-桥梁相互作用系统动力响应特性 171
6.1列车-轨道-桥梁相互作用系统动力响应的基本特征 171
6.1.1列车过桥时车辆动力响应特征 172
6.1.2列车过桥时轨道动力响应特征 173
6.1.3列车过桥时桥梁动力响应特征 176
6.2桥梁刚度对高速列车-轨道-桥梁系统动力特性的影响 179
6.2.1分析对象 179
6.2.2梁体竖向刚度的影响 180
6.2.3梁体横向刚度的影响 182
6.2.4桥墩横向刚度的影响 183
6.2.5墩台基础横向刚度的影响 184
6.2.6基本结论 185
6.3风荷载作用下列车-轨道-桥梁系统动力响应特性 186
6.3.1分析对象 186
6.3.2设计风速作用下车桥系统的动力响应 189
6.3.3风速对车桥系统动力响应的影响 191
6.3.4列车横向风压移动荷载列对桥梁振动的影响 193
6.3.5基本结论 195
6.4地震作用下高速列车-轨道-桥梁动力相互作用特征 196
6.4.1地震作用下的高速列车-轨道-桥梁耦合动力学模型 196
6.4.2典型地震作用下高速列车-轨道-桥梁系统动力响应 197
6.4.3不同强度地震作用下高速列车-轨道-桥梁系统动力响应 201
参考文献 205
第7章 列车-轨道-桥梁动力相互作用性能评估与优化 207
7.1列车-轨道-桥梁动力相互作用性能评价指标体系 207
7.2列车过桥运行安全性评定标准 209
7.2.1脱轨系数 209
7.2.2轮重减载率 212
7.2.3轮轨横向力 213
7.3列车过桥运行平稳性评定标准 214
7.3.1车体振动加速度 214
7.3.2平稳性指标 215
7.4桥梁动力性能评定标准 216
7.4.1桥梁自振频率 218
7.4.2桥梁挠度 221
7.4.3桥梁横向振幅 224
7.4.4桥梁梁端折角 226
7.4.5桥梁振动加速度 227
7.5桥梁动力性能优化设计方法 228
参考文献 230
第8章 列车-轨道-桥梁动力相互作用理论在铁路提速工程中的应用 232
8.1列车提速引起的桥梁振动问题 232
8.2时速200km提速铁路混凝土T型梁加固工程应用 234
8.2.1工程背景 234
8.2.2分析研究的梁型 235
8.2.3车桥动力分析评估 236
8.2.4现场运营试验 243
8.3沪宁线250km/h提速钢桥加固工程应用 248
8.3.1桥梁概况 248
8.3.2桥梁加固方案的确定 250
8.3.3工程实施效果 251
参考文献 254
第9章 列车-轨道-桥梁动力相互作用理论在高速铁路桥梁工程中的应用 255
9.1秦沈快速客运专线桥梁工程应用 256
9.2武广高速铁路桥梁工程应用 259
9.2.1武广高速铁路动力分析的典型桥梁 259
9.2.2典型桥梁的动力分析模型 260
9.2.3主要计算结果及其评估 261
9.2.4评估结论 266
9.3京沪高速铁路桥梁工程应用 267
9.3.1京沪高速铁路动力分析的桥型及其建模 268
9.3.2动力分析条件 270
9.3.3主要研究成果 274
9.3.4主要研究结论 278
参考文献 279
第10章 列车-轨道-桥梁动力相互作用理论在特大型桥梁工程中的应用 280
10.1武汉天兴洲长江大桥工程应用 281
10.1.1工程概况 281
10.1.2初步设计方案的动力分析 283
10.1.3推荐方案的动力性能综合评定 285
10.1.4工程实施效果 287
10.2南京大胜关长江大桥工程应用 288
10.2.1工程概况 288
10.2.2车桥动力分析评估 291
10.2.3风荷载作用下高速列车过桥安全性研究 296
10.3郑州黄河公铁两用特大桥工程应用 302
10.3.1工程概况 302
10.3.2车桥动力性能分析评估 304
10.3.3风荷载作用下车桥动力性能分析评估 311
10.3.4地震激励作用下车桥动力性能分析评估 314
10.3.5公路移动荷载作用下车桥动力性能分析 315
后记 317