【摘要】：隨著高速鐵路運輸?shù)目焖侔l(fā)展,高速鐵路工程的研究受到越來越多的重視。其中,高速鐵路橋梁運營過程中的安全評價與健康監(jiān)測是一個非常重要的研究課題。列車在高速行駛時將對橋梁產(chǎn)生動力影響,從而影響橋梁的工作狀態(tài)和壽命。同時,橋梁結(jié)構(gòu)的振動會影響列車運行過程中的舒適性和安全性。隨著高速鐵路系統(tǒng)的不斷發(fā)展,在某些復(fù)雜地勢條件下,高墩高速鐵路橋梁的建設(shè)變得不可避免。這也給橋梁的建設(shè)與健康監(jiān)測帶來了許多工程上的難題。在高速列車荷載作用下,橋梁結(jié)構(gòu)將承受較大的動力影響。列車運行速度是影響橋梁動力響應(yīng)的重要因素,動力響應(yīng)將隨著速度的增加而變大;另外,在服役和運行過程中,橋梁結(jié)構(gòu)可能會發(fā)生損傷,這就會直接影響橋梁的使用壽命以及列車的運營安全性和舒適性。針對高墩高鐵橋梁進行動力分析與開展健康監(jiān)測系統(tǒng)研究是盡早發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)損壞的重要手段,通過系統(tǒng)早期診斷橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài),及時提出維修方案,將保證高鐵橋梁結(jié)構(gòu)運行的安全性,同時延長橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命。所以,針對高墩高鐵橋梁在不同速度高速列車作用下的動力行為與運行過程中的健康監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化布置問題進行研究具有重要意義。本文主要分析了列車在120 km/h,180 km/h,240 km/h,300 km/h速度下高墩橋梁結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)。基于時程分析方法,運用邁達斯有限元軟件對不同列車速度荷載作用下的高墩橋梁結(jié)構(gòu)進行建模,并進行橋梁結(jié)構(gòu)動力分析。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的動力分析結(jié)果,依據(jù)經(jīng)濟實效、簡便易行的原則對高墩高鐵橋梁的健康監(jiān)測系統(tǒng)進行了優(yōu)化設(shè)計,主要是豎向加速度感器和豎向應(yīng)變傳感器數(shù)量和位置的優(yōu)化。通過上述研究,可以得到的主要結(jié)論包括:(1)橋梁結(jié)構(gòu)動力時程分析結(jié)果比靜力分析結(jié)果要大很多。當(dāng)列車以120 km/h的速度通過橋梁時,橋梁結(jié)構(gòu)主跨跨中豎向位移的動力時程分析結(jié)果為1.40 mm,靜力分析結(jié)果為1.29 mm。(2)列車運行速度是一個非常重要的參數(shù),影響著橋梁結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)。動力響應(yīng)隨著速度的增加而增加,當(dāng)列車的過橋速度從120 km/h增加到300 km/h時,主跨跨中的豎向位移值從1.40 mm增加到4.70 mm。在本文研究的列車運行速度范圍內(nèi),沒有發(fā)生共振現(xiàn)象。(3)對高墩高鐵橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)傳感器布置進行了優(yōu)化設(shè)計,最終提出了關(guān)于豎向加速度傳感器和應(yīng)變傳感器的兩種布置方案。針對每種方案,布置了二十多個傳感器,主要分布在五個區(qū)域:邊跨跨中區(qū)域、主跨四分之一區(qū)域、主跨跨中區(qū)域、橋墩的墩頂和墩底。研究結(jié)果表明:所提出的布置方案能夠很好的反映橋梁結(jié)構(gòu)的豎向振動特性,同時具有良好的經(jīng)濟性。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U446

【參考文獻】

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本文編號：2679531