[发明专利]铁路桥梁结构车致振动响应计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁路桥梁结构设计，尤其是桥梁振动响应的计算，属于工程设计计算技术领域。

背景技术

目前，桥梁结构车致响应的计算是进行桥梁结构设计的重要工作。轨道／路面不平顺是系统的自激激励源，本质上是关于里程的随机过程，但是目前的桥梁结构动力分析以及动力检测得到的结果均是忽略了不平顺的随机性，因此得到的分析结果以及检测结果仅仅是某一次或者是若干次的样本值，无法综合全面地反映桥梁结构由于车辆振动引起的振动特性。车辆通过桥梁时，将运行车辆与桥梁结构作为一个大系统，该系统随时间不断变化，然而时变系统运动方程的求解难度大。桥梁结构车致响应的变异性问题多采用蒙特卡罗法，即对某一明确的桥梁结构在同一计算工况下进行若干次动力仿真模拟或是动力测试，根据模拟得到的样本值或是测试得到的测试结果进一步计算系统的统计特性。然而，不同的桥梁结构需要计算多少次的样本值才能得到稳定的统计特性是不确定的，需要进行大量的试算才能确定，所以，采用蒙特卡罗法虽然可行，但是计算效率低的缺陷是无法忽视的。

常规的桥梁结构动力分析以及动力检测得到的结果均是忽略了不平顺的随机性，因此得到的分析结果以及检测结果仅仅是某一次或者是若干次的样本值，无法综合全面地反映桥梁结构由于车辆振动引起的振动特性。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种车致振动响应计算方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：桥梁结构车致振动响应计算方法，该方法包括以下步骤：

A.分别建立桥梁结构和车辆系统的有限元模型；

B.求解桥梁结构车致响应的平均值：

u‾(t)=∫0tH(t-τ)E[F1(τ)]dτ---(1)]]>

F₁(τ)为车辆重力等确定性荷载

C.由波长和频率的关系确定频率点范围：

L=v3.6f---(2)]]>

式中L为轨道不平顺波长(m)，v为车辆行驶速度(km／h)，f为频率(Hz)；

D.对频率域进行离散，确定频率点数n和频率增量Δω；

E.对每一个频率点进行数值积分计算，即确定积分步长Δt，在每个积分时间步下进行数值计算，将t时刻的最终值作为时刻t+Δt的初始假定值：

E1：建立车辆系统有限元运动方程：