波流-地震联合作用下高速铁路深水桥梁动力响应及行车安全控制研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51878173
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0804.结构工程
- 结题年份:2022
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:吴琛; 林上顺; 赵卫华; 翁旭然; 郑文婷; 黄江泽; 刘桐宇; 林华明;
- 关键词:
项目摘要
Earthquake cause vibration of high-speed railway deep-water bridge violently and threaten the running safety of the train on bridge. Based on the principle of large scale coupling system and through simplifying the interaction models of wave current-seismic-pier and developing the unit module, this project sets up a new coupling vibration model of train-track-bridge with wave current and seismic dynamic boundary. In this model, the train, track, bridge, seismic and wave-current are considered as a unified system, and the explicit-implicit mixed integral method with variable step size is developed to improve the solving efficiency based on the dynamic characteristic distinction. After that, based on the sensitivity analysis, the control parameters of wave current field and seismic field are confirmed, and the dynamic response characteristics of the coupled systems are revealed. At last, based on the correlation analysis, the empirical formulas of control parameter value with the basic frequency of structure and the calculation method of running safety limits for high-speed railway train running over the deep-water bridge are put forward, and the failure mechanism of high-speed railway deep-water bridge-train systems is revealed. The achievement will make a good reference to the running safety control theory and engineering application of high-speed railway deep-water bridge subjected to wave current and seismic excitations.
地震致使高速铁路深水桥梁剧烈振动并威胁其上列车的行车安全。本课题基于耦合大系统原理,将列车、轨道、桥梁、地震力、波流力作为统一系统,在原有列车-轨道-桥梁动力模型的基础上考虑波流-地震联合作用,通过简化波流-地震-桥墩相互作用模型,编制仿真分析模块,建立可考虑波流-地震动力学边界的列车-轨道-深水桥梁耦合振动分析程序,并基于耦合系统的动力特征分区,开发变步长显式-隐式混合积分算法来提高求解效率;基于灵敏度分析,明确波流-地震联合作用场的控制参数,揭示波流-地震联合作用下高速铁路列车-轨道-深水桥梁系统的动力响应特征;基于相关性分析,得到波流-地震联合作用场控制参数随桥梁结构主频变化的经验公式,提出高速铁路深水桥梁桥上列车的行车安全界限计算方法,揭示高速铁路深水桥梁-列车系统的动力破坏机理。本项目的研究成果可为波流-地震联合作用下高速铁路深水桥梁桥上列车的行车安全控制及工程应用提供科学依据。
结项摘要
地震时高速铁路深水桥梁面临地震力、地震附加动水力、波浪力、水流力等荷载的联合作用,会致使高速铁路深水桥梁剧烈振动并威胁其上列车的行车安全,如何确保高速铁路深水桥梁桥上列车的行车安全是目前亟待解决的关键性技术难题。本课题基于铁路耦合大系统原理,将列车、轨道、桥梁、地震力、波浪力作为统一系统,在原有列车-轨道-桥梁动力模型的基础上考虑波浪-地震联合作用,通过波浪-地震-桥墩相互作用模型,编制仿真分析模块,建立了可考虑波浪-地震动力学边界的列车-轨道-深水桥梁耦合振动分析程序,在此基础上研究了单独地震附加动水力、波浪力、波浪-地震联合作用对高速铁路深水桥梁车桥系统动力响应的影响,同时弄清了波浪-地震联合作用对桥上列车行车安全性的影响。研究表明:①地震动水力对高速铁路跨海斜拉桥及桥上钢轨的横向动力响应影响显著,而对其竖向动力响应几乎无影响。对于高速铁路跨海斜拉桥,不考虑地震动水力会使桥上列车的行车安全性指标偏小,其中列车的脱轨系数、轮重减载率和轮对横向力会分别偏小4.5%、4.4%和6.0%;②波浪单独作用时,随着波浪重现期的增大,车桥系统的横向动力响应均增加而竖向动力响应几乎不变,波浪荷载会显著降低列车的乘坐舒适性并显著增加桥上列车的脱轨风险;③对于高速铁路跨海斜拉桥,考虑波浪-地震联合作用十分必要,相比地震单独作用工况,100年重现期波浪-地震联合作用工况下的三项列车行车安全性指标的平均增幅为13.8%、12.5%和10.6%;④对于高速铁路跨海斜拉桥,地震是影响桥上列车行车安全的主要因素,但当考虑波浪-地震联合作用后桥上列车的行车安全性会进一步降低。综合三项列车行车安全性指标,单独地震作用下,该高速铁路跨海斜拉桥的安全车速阈值为250km/h;而一般波浪-地震联合作用和极端波浪-地震联合作用下桥上列车的轮对横向力会超限,计算范围内无安全车速阈值。本项目的研究成果可为高速铁路深水桥梁的行车安全控制及工程应用提供理论支撑。
项目成果
期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
地震动分量对车-轨-桥系统动力响应影响研究
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:桥梁建设
- 影响因子:--
- 作者:雷虎军;孙昱坤
- 通讯作者:孙昱坤
考虑地震动水力的跨海斜拉桥减震控制研究
- DOI:--
- 发表时间:2022
- 期刊:铁道科学与工程学报
- 影响因子:--
- 作者:雷虎军;孙昱坤
- 通讯作者:孙昱坤
非一致地震激励下大跨铁路斜拉桥车桥耦合振动研究
- DOI:--
- 发表时间:2022
- 期刊:地震工程与工程振动
- 影响因子:--
- 作者:雷虎军;李书斌;黄炳坤
- 通讯作者:黄炳坤
地震作用下千米级高速铁路悬索桥行车安全性研究
- DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.10.034
- 发表时间:2020
- 期刊:振动与冲击
- 影响因子:--
- 作者:雷虎军;刘伟;黄炳坤
- 通讯作者:黄炳坤
波浪-地震联合作用下跨海斜拉桥横向减震控制研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:防灾减灾工程学报
- 影响因子:--
- 作者:雷虎军;朱广平;孙昱坤;林上顺
- 通讯作者:林上顺
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其他文献
大质量法在桥梁非一致弹塑性地震响应分析中的误差与改进
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:振动与冲击
- 影响因子:--
- 作者:雷虎军;黄炳坤;刘伟;黄江泽
- 通讯作者:黄江泽
非一致地震激励下列车—轨道—桥梁耦合振动及行车安全性研究
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:中国铁道科学
- 影响因子:--
- 作者:雷虎军;李小珍
- 通讯作者:李小珍
行波效应对矮塔斜拉桥弹塑性地震响应的影响
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:铁道工程学报
- 影响因子:--
- 作者:李小珍;刘桢杰;雷虎军;洪沁烨
- 通讯作者:洪沁烨
非一致地震输入阻尼对车桥系统地震响应的影响
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:铁道科学与工程学报
- 影响因子:--
- 作者:雷虎军;黄江泽;李小珍
- 通讯作者:李小珍
地震作用下445 m上承式高速铁路拱桥行车安全分析
- DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.201712220007
- 发表时间:2018
- 期刊:铁道标准设计
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- 作者:雷虎军;黄江泽
- 通讯作者:黄江泽
其他文献
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- 批准年份:2016
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- 项目类别:青年科学基金项目
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