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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TTBSIM151

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