基于自由振动的高速铁路简支梁桥共振与消振速度研究

来源：计算力学学报杂志2023年第5期北京时间：

作者：杨宏印,吴楠昊,曹鸿猷,王波,刘章军

单位：武汉工程大学 土木工程与建筑学院, 武汉 430073,桥梁结构健康与安全国家重点实验室, 武汉 430034,武汉工程大学 土木工程与建筑学院, 武汉 430073,武汉理工大学 土木工程与建筑学院, 武汉 430070,桥梁结构健康与安全国家重点实验室, 武汉 430034,武汉工程大学 土木工程与建筑学院, 武汉 430073

摘要：为研究高速列车简支梁振动的问题,利用移动荷载列解析表达式的极限条件,推导了共振与消振速度。从自由振动幅值的角度,证明了桥梁振动主要由一阶模态贡献,且随着车速的增加,二阶模态对自由振动的贡献逐渐增大,而更高阶的模态贡献量可忽略不计。提高桥梁阻尼能起到抑振的作用,但会加剧车辆驶离桥后的自由振动。以20 m和32 m的两座简支梁桥为算例,从自由振动的幅值和相位出发,阐明了在特定的速度下,发生共振与消振的主要原因是轴载激励的自由振动之间出现叠加、抵消或抑制的现象。当共振速度与消振速度重合时,消振先于共振发生。比较移动轴载解析值与车-轨-桥耦合有限元模型的计算值,结果表明,移动轴载模型能有效预测桥梁的位移时程,但分析桥梁的加速度响应时,有必要考虑车-轨-桥之间的动力耦合效应。

关键词：高速铁路,简支梁,自由振动,共振,消振,阻尼,

基金资助：国家自然科学基金(51708429);武汉工程大学第十三届研究生教育创新基金(CX2021116);湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划(T2020010)资助项目.