列车制动作用下悬索桥纵向运动及其黏滞阻尼器控制研究

摘要

列车的制动行为会对悬索桥的纵向运动产生影响，因此有必要对千米级大跨度铁路悬索桥在列车制动下的纵向运动进行研究。以一座主跨1 060 m的大跨度铁路悬索桥为研究对象，采用数值模拟的方式探讨了列车制动作用下其梁端纵向运动的响应特性，并研究了黏滞阻尼器在控制纵向运动中的效果。首先介绍了该千米级大跨径铁路悬索桥的工程背景，以及基于ANSYS软件建立的有限元模型；然后介绍了大跨径铁路悬索桥纵向运动的加载求解方式，支座摩阻和黏滞阻尼器的有限元模拟方式，以及制动力的模拟方式；接着探究了不同制动位置、是否考虑支座摩阻力对悬索桥梁端纵向运动响应的影响；最后，研究了黏滞阻尼器的纵向运动控制效果，并进行了参数分析。研究结果表明：随着制动位置越接近下桥位置，纵向位移变化曲线形状越接近正弦函数形式；支座摩阻对列车制动作用下的梁端位移响应有一定的控制作用，对梁端速度响应控制效果不佳；采用黏滞阻尼器可以有效控制列车制动下的悬索桥梁端位移和速度响应；当采用阻尼系数为2 500 kN·（m/s）^-α,阻尼指数为0.1的黏滞阻尼器时，控制效果最佳。

关键词

铁路悬索桥 / 列车制动 / 支座摩阻 / 黏滞阻尼器 / 纵向运动

基金资助

国家自然科学基金项目(52178284); 湖南省自然科学基金项目(2021JJ30106)