南广高速郁江大桥高速列车车桥耦合振动仿真与安全性评估

本文主要探讨了南广高速铁路郁江大桥（一座大跨度双塔钢桁斜拉桥）在高速列车通过时的车桥耦合振动效应。研究背景是为确保高速铁路的安全性和乘客舒适性，特别是在列车运行速度达到250, 270, 290和300公里/小时的情况下，需对这种复杂的振动现象进行深入理解。作者崔圣爱、单德山和祝兵利用了先进的工程技术手段进行仿真分析。 首先，他们使用ANSYS有限元软件构建了郁江大桥的动力分析模型，对桥梁的自振特性进行了详尽的计算。这一步骤有助于了解桥梁的基本动力行为和可能的共振频率，以防止在列车运行过程中发生结构共振导致的损坏。 接着，他们采用了多体系统动力学软件SIMPACK来建立德国ICE3列车的空间动力学模型，考虑了列车运行中的复杂动态因素，如车轮与轨道的接触、空气动力学效应等。这种模拟能够精确反映列车在实际运行条件下的振动性能。 通过将SIMPACK与ANSYS联合仿真，研究人员得到了车桥系统在不同运行速度下的空间耦合振动响应。这些结果揭示了列车高速行驶时，桥梁的挠度、加速度等关键参数的变化情况，以及它们对运行安全和乘客舒适度的影响。 研究结果显示，郁江大桥在高速运行下的各项指标，包括安全性和乘客舒适性，均能满足相关规范的要求。桥梁的最大竖向挠跨比为1/1843，表明桥梁具有足够的纵向刚度；最大横向挠跨比为1/83000，强调了桥梁的横向稳定性；最大竖向加速度为0.386 m/s²，而横向加速度为0.107 m/s²，表明振动控制得当；冲击系数的最大值为1.200，进一步证实了桥梁在高速列车运行中的优良性能。 这篇论文提供了宝贵的数据和理论支持，对于设计类似的大跨度钢桁斜拉桥具有重要的参考价值，强调了在高铁建设中对车桥耦合振动效应进行精细仿真分析的重要性，以确保桥梁结构的稳固性、行车安全及乘客的舒适体验。