車輛與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用

前言

　　本書第一版出版三年多來(lái)，我國(guó)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(dòng)力相互作用問題更加受到人們的重視。在鐵路方面，設(shè)計(jì)時(shí)速200km的秦沈客運(yùn)專線已經(jīng)建成通車，時(shí)速300km的京津、鄭西、武廣等客運(yùn)專線、時(shí)速350km的京滬高速鐵路及時(shí)速200km的客貨混運(yùn)鐵路線正在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)；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(wàn)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(shí)施過程中，需要對(duì)高速、重載列車作用下的橋梁如京滬高速鐵路南京長(zhǎng)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(jiǎn)支梁和連續(xù)梁橋進(jìn)行動(dòng)力設(shè)計(jì)，而通過列車與橋梁耦合動(dòng)力分析確定車輛與橋梁的動(dòng)力特性已經(jīng)成為一項(xiàng)必不可少的重要工作。在城市軌道交通方面，總長(zhǎng)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(dòng)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(dòng)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(jì)工作的重要參考書目之一?！　∪陙?lái)，在繼續(xù)完成本書第一版前言所列科研資助項(xiàng)目的同時(shí)，作者又新獲得了國(guó)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(xiàng)科研基金（20040004022）以及比利時(shí)－中國(guó)科技合作基金（BIL04／17）、北京交通大學(xué)科技基金（2004SZ005）等項(xiàng)目的資助，使車輛與結(jié)構(gòu)動(dòng)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(shí)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(dòng)力相互作用》較全面地介紹移動(dòng)荷載作用下車輛結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的研究歷史和發(fā)展現(xiàn)狀、車輛結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用分析的理論與方法、車橋系統(tǒng)的自激激勵(lì)與隨機(jī)模擬、車橋系統(tǒng)的振動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)、風(fēng)與地震荷載作用下車橋系統(tǒng)的振動(dòng)、交通系統(tǒng)對(duì)環(huán)境及周圍建筑的振動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)力相互作用問題的研究?jī)?nèi)容1.3 引起車橋系統(tǒng)振動(dòng)的原因1.4 車橋動(dòng)力相互作用的分析方法參考文獻(xiàn)第二章 結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析的基本理論和方法2.1 單自由度體系振動(dòng)分析2.2 多自由度體系振動(dòng)分析2.3 分布參數(shù)體系振動(dòng)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(lì)與隨機(jī)模擬3.1 軌道不平順3.2 車輛蛇行運(yùn)動(dòng)3.3 車橋系統(tǒng)隨機(jī)激勵(lì)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(dòng)性能評(píng)價(jià)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(dòng)力性能評(píng)定及標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)第五章 車橋系統(tǒng)動(dòng)力相互作用分析5.1 簡(jiǎn)支梁在移動(dòng)力作用下的振動(dòng)5.2 簡(jiǎn)支梁在移動(dòng)集中質(zhì)量作用下的振動(dòng)5.3 簡(jiǎn)支梁在移動(dòng)均布質(zhì)量作用下的振動(dòng)5.4 簡(jiǎn)支梁在移動(dòng)車輪加簧上質(zhì)量作用下的振動(dòng)5.5 車橋系統(tǒng)動(dòng)力相互作用分析模型5.6 模型應(yīng)用中的幾個(gè)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(dòng)的統(tǒng)計(jì)分析5.9 車橋系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)分析實(shí)例參考文獻(xiàn)第六章 風(fēng)荷載作用下車橋系統(tǒng)的振動(dòng)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(dòng)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(dòng)力響應(yīng)分析實(shí)例6.7 車輛移動(dòng)風(fēng)壓對(duì)車橋系統(tǒng)振動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)力響應(yīng)分析實(shí)例參考文獻(xiàn)第八章 鉸接式列車與橋梁耦合動(dòng)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(dòng)力分析模型8.3 高速鐵路鉸接式列車車橋系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)分析實(shí)例參考文獻(xiàn)第九章 考慮輪軌滾動(dòng)接觸機(jī)理的車橋耦合動(dòng)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(dòng)接觸機(jī)理的車橋系統(tǒng)動(dòng)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(dòng)力分析9.5 高速鐵路大跨度鋼桁拱橋車橋系統(tǒng)動(dòng)力分析參考文獻(xiàn)第十章 交通系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的振動(dòng)影響及控制10.1 概述10.2 環(huán)境振動(dòng)對(duì)人生活和工作的影響10.3 環(huán)境振動(dòng)的控制標(biāo)準(zhǔn)10.4 交通荷載引起環(huán)境振動(dòng)的分析方法10.5 交通系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的振動(dòng)影響10.6 環(huán)境振動(dòng)的控制對(duì)策參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　長(zhǎng)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(dòng)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(lì)源，計(jì)算出車橋系統(tǒng)具有要求概率水平的振動(dòng)響應(yīng)。該模型的基本思路要點(diǎn)是：對(duì)于橫向扭轉(zhuǎn)振動(dòng)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(dòng)都作為振動(dòng)自由度來(lái)描述，可形成若干個(gè)齊次振動(dòng)微分方程，這些方程至少有一個(gè)是不獨(dú)立的。若實(shí)測(cè)出系統(tǒng)內(nèi)任一部件的橫向振動(dòng)時(shí)程曲線，代入上述微分方程組，并將與這一部件運(yùn)動(dòng)有關(guān)的項(xiàng)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(dòng)部件的激勵(lì)，從而計(jì)算出系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)。　　事實(shí)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(duì)和軌道之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（軌道不平順和輪對(duì)蛇行運(yùn)動(dòng)）使輪對(duì)的運(yùn)動(dòng)依附于輪對(duì)所在位置的橋梁的運(yùn)動(dòng)，從而將輪對(duì)的運(yùn)動(dòng)方程從系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程中消掉，成為系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的輸入激勵(lì)?！　∫詫?shí)測(cè)構(gòu)架蛇行波作為輸入激勵(lì)模型的方法認(rèn)為，實(shí)測(cè)構(gòu)架蛇行波包括系統(tǒng)其余部件對(duì)它的影響（自然包括所有隨機(jī)因素的影響），以實(shí)測(cè)構(gòu)架蛇行波為系統(tǒng)橫向振動(dòng)的激勵(lì)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(duì)蛇行運(yùn)動(dòng)模型時(shí)可能遇到的困難。　　研究過程中發(fā)現(xiàn)橋上與線路上實(shí)測(cè)的輪對(duì)或構(gòu)架振動(dòng)波沒有明顯的差別，因此認(rèn)為線路上實(shí)測(cè)的輪對(duì)或構(gòu)架波可作為車橋系統(tǒng)振動(dòng)的輸入激勵(lì)。又由于輪對(duì)振動(dòng)波的測(cè)試比較困難，通常是采用構(gòu)架波?！　≡趯?shí)際應(yīng)用中，并不是將某一實(shí)測(cè)構(gòu)架波直接作為某一車橋系統(tǒng)輸入激勵(lì)使用，而是通過對(duì)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(dòng)的實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，得到其頻譜、均值和方差等統(tǒng)計(jì)特性，并基于這些實(shí)測(cè)資料的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行隨機(jī)模擬，得到人工構(gòu)架波?！　　?/pre>








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