車輛與結(jié)構(gòu)動力相互作用

前言

　　本書第一版出版三年多來，我國軌道交通事業(yè)獲得了高速的發(fā)展，車輛與結(jié)構(gòu)的動力相互作用問題更加受到人們的重視。在鐵路方面，設(shè)計時速200km的秦沈客運(yùn)專線已經(jīng)建成通車，時速300km的京津、鄭西、武廣等客運(yùn)專線、時速350km的京滬高速鐵路及時速200km的客貨混運(yùn)鐵路線正在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計；幾條鐵路干線正在進(jìn)行速度目標(biāo)客車200km／h、貨車120km／h的提速改造，25t軸重列車、大秦線萬噸運(yùn)煤列車等重載列車的開行也正在進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備。在這些工程的實施過程中，需要對高速、重載列車作用下的橋梁如京滬高速鐵路南京長江大橋、濟(jì)南黃河大橋、武漢天興洲大橋以及各種常用跨度的簡支梁和連續(xù)梁橋進(jìn)行動力設(shè)計，而通過列車與橋梁耦合動力分析確定車輛與橋梁的動力特性已經(jīng)成為一項必不可少的重要工作。在城市軌道交通方面，總長超過1000km的地下鐵道、城市輕軌以及磁懸浮鐵路、直線電機(jī)鐵路系統(tǒng)等軌道交通的規(guī)劃和建設(shè)正在北京、上海、重慶、廣州等大城市全面展開，而軌道交通車輛與結(jié)構(gòu)的動力相互作用分析在城市軌道交通的減振降噪方面也發(fā)揮著重要的作用。目前，《車輛與結(jié)構(gòu)動力相互作用》一書已被許多高等院校選作博士和碩士研究生教材使用，并被很多科研人員和工程技術(shù)人員作為開展本領(lǐng)域研究和工程設(shè)計工作的重要參考書目之一?！　∪陙?，在繼續(xù)完成本書第一版前言所列科研資助項目的同時，作者又新獲得了國家自然科學(xué)基金（50478059）、北京市自然科學(xué)基金（8042017）、教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項科研基金（20040004022）以及比利時－中國科技合作基金（BIL04／17）、北京交通大學(xué)科技基金（2004SZ005）等項目的資助，使車輛與結(jié)構(gòu)動力相互作用的研究得到了進(jìn)一步的發(fā)展，取得了許多新的研究成果。作者希望能及時地將這些新的研究成果補(bǔ)充到本書的內(nèi)容中去，以滿足讀者的需要。

內(nèi)容概要

　　《研究生教學(xué)用書：車輛與結(jié)構(gòu)動力相互作用》較全面地介紹移動荷載作用下車輛結(jié)構(gòu)動力相互作用的研究歷史和發(fā)展現(xiàn)狀、車輛結(jié)構(gòu)動力相互作用分析的理論與方法、車橋系統(tǒng)的自激激勵與隨機(jī)模擬、車橋系統(tǒng)的振動控制標(biāo)準(zhǔn)、風(fēng)與地震荷載作用下車橋系統(tǒng)的振動、交通系統(tǒng)對環(huán)境及周圍建筑的振動影響，以及交通車輛（鐵路列車、地鐵和輕軌列車等）與結(jié)構(gòu)動力相互作用研究在橋梁、隧道、環(huán)境工程中的應(yīng)用。重點(diǎn)介紹車輛與結(jié)構(gòu)動力相互作用的分析理論、分析方法及其工程應(yīng)用?！　　堆芯可虒W(xué)用書：車輛與結(jié)構(gòu)動力相互作用》作為教育部學(xué)位管理與研究生教育司推薦的研究生教學(xué)用書出版，可作為高等學(xué)校研究生教材和大學(xué)生的教學(xué)參考書，并可供相關(guān)科研人員和工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第二版前言第一版前言第一章 緒論1.1 車輛與結(jié)構(gòu)動力相互作用研究的歷史演進(jìn)與發(fā)展現(xiàn)狀1.2 車輛與結(jié)構(gòu)動力相互作用問題的研究內(nèi)容1.3 引起車橋系統(tǒng)振動的原因1.4 車橋動力相互作用的分析方法參考文獻(xiàn)第二章 結(jié)構(gòu)動力分析的基本理論和方法2.1 單自由度體系振動分析2.2 多自由度體系振動分析2.3 分布參數(shù)體系振動分析2.4 逐步積分法參考文獻(xiàn)第三章 車橋系統(tǒng)的自激激勵與隨機(jī)模擬3.1 軌道不平順3.2 車輛蛇行運(yùn)動3.3 車橋系統(tǒng)隨機(jī)激勵的自回歸模型描述參考文獻(xiàn)第四章 車輛-橋梁系統(tǒng)的振動性能評價標(biāo)準(zhǔn)4.1 車輛運(yùn)行安全性標(biāo)準(zhǔn)4.2 車輛運(yùn)行平穩(wěn)性標(biāo)準(zhǔn)4.3 橋梁動力性能評定及標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)第五章 車橋系統(tǒng)動力相互作用分析5.1 簡支梁在移動力作用下的振動5.2 簡支梁在移動集中質(zhì)量作用下的振動5.3 簡支梁在移動均布質(zhì)量作用下的振動5.4 簡支梁在移動車輪加簧上質(zhì)量作用下的振動5.5 車橋系統(tǒng)動力相互作用分析模型5.6 模型應(yīng)用中的幾個問題5.7 車橋系統(tǒng)共振分析5.8 車橋系統(tǒng)隨機(jī)振動的統(tǒng)計分析5.9 車橋系統(tǒng)動力響應(yīng)分析實例參考文獻(xiàn)第六章 風(fēng)荷載作用下車橋系統(tǒng)的振動6.1 風(fēng)荷載的特性6.2 風(fēng)荷載的模擬6.3 單自由度體系風(fēng)振分析6.4 風(fēng)荷載作用下車橋系統(tǒng)動力分析模型6.5 橋上運(yùn)行車輛的抗風(fēng)安全性6.6 風(fēng)荷載作用下車橋系統(tǒng)動力響應(yīng)分析實例6.7 車輛移動風(fēng)壓對車橋系統(tǒng)振動的影響參考文獻(xiàn)第七章 地震荷載作用下車橋系統(tǒng)的振動7.1 地震波的特性7.2 人工地震波7.3 結(jié)構(gòu)體系地震反應(yīng)分析7.4 地震荷載作用下車橋系統(tǒng)動力分析模型7.5 地震作用下橋上車輛的運(yùn)行安全標(biāo)準(zhǔn)7.6 地震作用下車橋系統(tǒng)動力響應(yīng)分析實例參考文獻(xiàn)第八章 鉸接式列車與橋梁耦合動力分析8.1 鉸接式列車概述8.2 鉸接式列車車橋耦合系統(tǒng)動力分析模型8.3 高速鐵路鉸接式列車車橋系統(tǒng)動力響應(yīng)分析實例參考文獻(xiàn)第九章 考慮輪軌滾動接觸機(jī)理的車橋耦合動力分析9.1 輪軌接觸幾何參數(shù)9.2 輪軌接觸力的確定9.3 考慮輪軌滾動接觸機(jī)理的車橋系統(tǒng)動力分析方法9.4 秦沈客運(yùn)專線狗河特大橋車橋系統(tǒng)動力分析9.5 高速鐵路大跨度鋼桁拱橋車橋系統(tǒng)動力分析參考文獻(xiàn)第十章 交通系統(tǒng)對環(huán)境的振動影響及控制10.1 概述10.2 環(huán)境振動對人生活和工作的影響10.3 環(huán)境振動的控制標(biāo)準(zhǔn)10.4 交通荷載引起環(huán)境振動的分析方法10.5 交通系統(tǒng)對環(huán)境的振動影響10.6 環(huán)境振動的控制對策參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　長沙鐵道學(xué)院的模型基于能量隨機(jī)分析的方法，把受多種隨機(jī)因素影響的系統(tǒng)隨機(jī)振動轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)能量隨機(jī)分析，參考人工地震波把車輛構(gòu)架人工蛇行波作為激勵源，計算出車橋系統(tǒng)具有要求概率水平的振動響應(yīng)。該模型的基本思路要點(diǎn)是：對于橫向扭轉(zhuǎn)振動而言，車橋系統(tǒng)具有“自振”的性質(zhì)，系統(tǒng)之外沒有激振力。如果將全部運(yùn)動都作為振動自由度來描述，可形成若干個齊次振動微分方程，這些方程至少有一個是不獨(dú)立的。若實測出系統(tǒng)內(nèi)任一部件的橫向振動時程曲線，代入上述微分方程組，并將與這一部件運(yùn)動有關(guān)的項作為已知部分移至方程組的右邊，即成為系統(tǒng)中其他運(yùn)動部件的激勵，從而計算出系統(tǒng)的振動響應(yīng)。　　事實上在北京交通大學(xué)的研究中也已經(jīng)利用了這樣的思路：通過假定輪對和軌道之間的相對運(yùn)動（軌道不平順和輪對蛇行運(yùn)動）使輪對的運(yùn)動依附于輪對所在位置的橋梁的運(yùn)動，從而將輪對的運(yùn)動方程從系統(tǒng)運(yùn)動方程中消掉，成為系統(tǒng)運(yùn)動的輸入激勵。　　以實測構(gòu)架蛇行波作為輸入激勵模型的方法認(rèn)為，實測構(gòu)架蛇行波包括系統(tǒng)其余部件對它的影響（自然包括所有隨機(jī)因素的影響），以實測構(gòu)架蛇行波為系統(tǒng)橫向振動的激勵源，就把握了車橋系統(tǒng)橫向激振源的總體，從而避開了建立準(zhǔn)確的輪對蛇行運(yùn)動模型時可能遇到的困難。　　研究過程中發(fā)現(xiàn)橋上與線路上實測的輪對或構(gòu)架振動波沒有明顯的差別，因此認(rèn)為線路上實測的輪對或構(gòu)架波可作為車橋系統(tǒng)振動的輸入激勵。又由于輪對振動波的測試比較困難，通常是采用構(gòu)架波?！　≡趯嶋H應(yīng)用中，并不是將某一實測構(gòu)架波直接作為某一車橋系統(tǒng)輸入激勵使用，而是通過對不同線路條件、不同類型車輛和不同行車速度的構(gòu)架振動的實測結(jié)果進(jìn)行分析，得到其頻譜、均值和方差等統(tǒng)計特性，并基于這些實測資料的統(tǒng)計特性進(jìn)行隨機(jī)模擬，得到人工構(gòu)架波?！　　?/pre>








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