高速铁路车-桥-桩土耦合振动研究：考虑动力相互作用

"考虑桩-土动力相互作用的高速铁路车-桥耦合振动研究" 本文主要探讨了高速铁路中车-桥系统动力学行为的研究，特别是在考虑桩-土动力相互作用的情况下，对车-桥耦合振动进行了深入分析。朱志辉、余志武等学者以32米长的高速铁路标准单箱单室简支梁为研究对象，构建了三种不同的分析模型：车-桥系统、车-桥-墩系统以及考虑土-结构动力相互作用的车-桥-墩-桩土耦合振动系统。 在这些模型中，车辆模型采用了包含二系悬挂的多刚体多自由度模型，能够更真实地模拟列车在行驶过程中的动态行为。场地土则依据京沪高速铁路沿线的实际软土地基数据，确保了研究的实地应用性。在处理土体边界时，研究人员利用粘弹性人工边界来模拟半无限域的土体，以减小边界效应的影响。 通过对比分析，研究发现： 1) 桥梁的横向动力特性比竖向动力特性更易受到下部结构刚度变化的影响。车-桥-墩-桩土系统模型的一阶横向自振频率相比于车-桥系统模型降低了85.7%，显示出土体和桩的存在显著改变了桥梁的横向振动特性。 2) 考虑到土-结构动力相互作用后，车-桥-墩-桩土系统的桥梁跨中动力响应显著增加，尤其是横向动力响应的增幅远超过竖向动力响应，揭示了土体与结构间的交互作用对桥梁横向振动的敏感性。 3) 桥梁的动力响应并不简单地随车速、轨道不平顺、墩高和桩长线性增加，这提示设计者需要综合考虑多种因素的复杂相互作用，以优化结构的动态性能。 关键词包括高速铁路、车桥耦合振动、土-结构相互作用、轨道不平顺和动力响应，这些都反映了研究的核心内容。该研究对于理解高速铁路桥梁在实际运行中的动态行为，以及优化设计和评估安全性能具有重要意义，对于未来高速铁路的建设和维护提供了理论依据和技术参考。