[發明專利]一種鐵路橋梁車致振動響應包絡值的求解方法

有效

• 申請號: 202010146125.0
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111368433B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 朱艷;李小珍;辛莉峰;雷虎軍;張佳鑫;劉星;盧遠龍
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/13
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發明公開了一種鐵路橋梁車致振動響應包絡值的求解方法，包括將實測軌道不平順幾何數據轉化為關于空間頻率的功率譜密度的樣本S(ω_i)、計算樣本S(ω_i)在任意概率水平n下的功率譜密度S_n(ω_i)(i＝1…N)、根據功率譜密度S_n(ω_i)構造虛擬激勵引起的車橋耦合系統的運動方程和根據車橋耦合系統的運動方程計算鐵路橋梁車致振動響應包絡值等幾個步驟。本發明較全面地考慮了軌道不平順激勵的隨機性和結構參數的變異性，不僅考慮了移動車輛位置移動效應，而且沒有忽略車輛高速運行時所產生的加速度效應對橋梁響應的放大效應，避免了通過經驗取值的方法采用某一沖擊系數造成包絡值的不安全性或過于保守性的不良后果，計算結果準確。

技術領域

本發明及軌道交通技術領域，具體涉及一種鐵路橋梁車致振動響應包絡值的求解方法。

背景技術

現有的結構響應包絡值的求解主要有兩種途徑。一種途徑是考慮可變荷載的加載位置不同，通過靜力影響線的加載模式得到響應的包絡值。這種方法對于鐵路橋梁車致振動響應包絡值的求解并不適用，首先，它忽略了車輛的加速度產生的慣性力的效應，從而造成求解結果偏小的后果，對于普通鐵路車速不大的情況可以采用乘以一個沖擊系數來解決，但是用一個恒定的沖擊系數來反映移動車輛在橋梁不同位置出對結構的動力響應的影響顯然是不合理的。沖擊系數若取過小，會造成包絡值的不安全；沖擊系數若取過小，又會對設計和材料造成極大的浪費。對于高速鐵路橋梁而言，車輛和橋梁的相互耦合效應不可忽略，車橋共振問題可能發生，僅用沖擊系數無法全面分析橋梁車致振動響應的包絡。

另一種途徑是不考慮可變荷載加載位置的變化，同時考慮恒載和活載的組合效應，計算結構在不同荷載工況下的響應，進而得到其包絡值。這種途徑得到的是在恒載和活載共同作用下的響應的包絡值，但是沒有考慮可變荷載的位置變化，因此，這種途徑對于鐵路橋梁車致振動響應包絡值的求解并不合理。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供了一種解決了沖擊系數取值無法確定的問題，同時又考慮了車輛和橋梁的耦合效應的鐵路橋梁車致振動響應包絡值的求解方法

為了達到上述發明目的，本發明所采用的技術方案為：

提供一種鐵路橋梁車致振動響應包絡值的求解方法，其包括以下步驟：

S1：將實測軌道不平順幾何數據轉化為關于空間頻率的功率譜密度的樣本S(ω_i)；

S2：計算樣本S(ω_i)在任意概率水平n下的功率譜密度S_n(ω_i)(i＝1…N)，其中n≤1，N為空間頻率的個數；

S3：根據功率譜密度S_n(ω_i)構造虛擬激勵引起的車橋耦合系統的運動方程；

S4：將軌道不平順的概率水平、橋梁結構的物理參數作為隨機因素，代入車橋耦合系統的運動方程，得到每一種隨機因素的輸出結果，輸出結果為動力響應的方差；

S5：對所有輸出結果及對應輸入的隨機因素進行方差分析，構建動力響應標準差關于隨機因素的回歸式；

S6：計算回歸式的最大值和最小值分別作為動力響應標準差的最大值σ_max和動力響應標準差的最小值σ_min，并計算出最大值σ_max對應的隨機因素值X_max和最小值σ_min對應的隨機因素值X_min；