[发明专利]一种地震下高铁列车行车安全模型试验的分维相似设计方法

权利要求书

1.一种地震下高铁列车行车安全模型试验的分维相似设计方法，其特征在于，步骤如下：

步骤(1)，根据实验室条件和当前的制作工艺确定车桥耦合系统纵断面的几何相似比S_SL，定义为主相似比，以能保证准确复现系统轮轨接触关系为基本准则；

步骤(2)，根据实验室场地的有效特征尺寸L_lab，试验原型车辆可能达到的最大行车速度值以及有效行车时长T_e^p三者来确定车桥耦合系统纵向最小几何相似常数S_LL，定义为次相似比，其应有上标p分别表示原型结构，有效特征尺寸L_lab指能够用于观测的模型试验段长度，有效行车时长T_e^p指原型结构中可用于观测的车辆行驶时间长度；

步骤(3)，根据选定的模型材料，初步确定弹性模型相似比S_E以及加速度相似比S_a；

步骤(4)，根据地震振动台试验相似设计准则，确定其余相关的相似常数，包括质量相似比S_M、等效密度相似比S_ρ、时间及频率相似比；

步骤(5)，根据振动台设备的最大承载能力、最大倾覆力矩以及有效工作频率范围验算及调整相关相似比。

2.根据权利要求1所述的一种地震下高铁列车行车安全模型试验的分维相似设计方法，其特征在于：步骤(2)所取的车桥耦合系统几何次相似比S_LL为纵向相似比，S_LL取值由观测时间限制及线下桥梁结构的力学性能确定。

3.根据权利要求2所述的一种地震下高铁列车行车安全模型试验的分维相似设计方法，其特征在于：步骤(1)、(2)中的几何主相似比、次相似比满足S_SL≥S_LL，当S_LL＝S_SL时退化成常规动力相似设计。

4.根据权利要求3所述的一种地震下高铁列车行车安全模型试验的分维相似设计方法，其特征在于：步骤(3)中加速度相似比取1:1。

5.根据权利要求4所述的一种地震下高铁列车行车安全模型试验的分维相似设计方法，其特征在于：步骤(5)中相似参数按下述方法进行调整：如果超出范围，则调整的优先顺序依次为加速度相似比S_a、模型材料相似比S_E、纵向几何相似比S_LL、纵断面几何相似比S_SL；如果小于设备性能范围，则增大相关设计相似比，并优先调整纵断面几何相似常数。

6.根据权利要求5所述的一种地震下高铁列车行车安全模型试验的分维相似设计方法，其特征在于：模型等效密度相似比根据人工附加质量即配重的方法进行调整，施加配重满足：不增加结构的附加刚度，且均衡布置。

7.根据权利要求6所述的一种地震下高铁列车行车安全模型试验的分维相似设计方法，其特征在于：按下述方案进行车桥耦合缩尺试验配重：对于包括桥墩和梁体在内的结构构件，采用钢结构等效取代混凝土，并在钢结构中设置配重块；对于车体和转向架，在保证轨头形状的前提下，通过加大轨腰和轨底截面面积的方式间接施加配重；对于难以进行配重设置但不影响行车试验的部件，则不配重。

8.根据权利要求7所述的一种地震下高铁列车行车安全模型试验的分维相似设计方法，其特征在于：轨道板和底座板按下述方案进行设置：两布一膜层、CA砂浆层均通过摩擦系统等效来实现，附加等效的剪力键和剪力齿槽来加强约束。