强风作用下高铁桥上行车安全分析理论与应用PDF电子书下载

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第1章 绪论 1

1.1 高速铁路定义及发展 1

1.1.1 高速铁路定义 1

1.1.2 国外高速铁路发展 2

1.1.3 我国高速铁路发展 3

1.2 我国高铁桥梁发展 5

1.2.1 我国高铁桥梁建设新理念 5

1.2.2 我国高铁桥梁建设成就 7

1.3 风致行车安全事故 15

1.3.1 风致桥梁毁坏事故 15

1.3.2 风致列车行车安全事故 16

1.4 我国主要强风区分布 20

1.4.1 东南沿海地区 20

1.4.2 “三北”区域 21

1.4.3 中西部内陆山区 21

1.5 本书主要内容 21

参考文献 23

第2章 非平稳风场特性及其模拟 24

2.1 风力等级 24

2.2 近地风特性 26

2.2.1 平均风特性 27

2.2.2 脉动风特性 28

2.3 非平稳风分析方法 31

2.3.1 非平稳风速模型 31

2.3.2 非平稳风速的时频分析 32

2.3.3 基于小波变换的非平稳风速演变功率谱估计方法 33

2.4 非平稳风模拟 36

2.4.1 非平稳风的数值模拟 36

2.4.2 非平稳风的风洞模拟 40

2.5 实测非平稳风分析 43

2.5.1 基于实测的台风样本非平稳分析 43

2.5.2 基于实测的强风样本非平稳分析 47

参考文献 51

第3章 高铁典型标准跨径桥梁-列车系统气动特性 53

3.1 风荷载参数定义 53

3.2 高铁典型标准跨径桥梁气动特性 54

3.2.1 典型标准跨径箱梁气动特性 54

3.2.2 紊流场中箱梁气动特性 58

3.2.3 不同雷诺数下箱梁气动特性 61

3.3 高铁典型标准跨径箱梁-车头系统气动特性 64

3.3.1 箱梁-车头系统气动特性 66

3.3.2 紊流度对箱梁-车头系统气动特性的影响 72

3.3.3 雷诺数对箱梁-车头系统气动特性的影响 77

3.4 高铁典型标准跨径箱梁-车身系统气动特性 83

3.4.1 箱梁-车身系统气动特性 83

3.4.2 紊流度对箱梁-车身系统气动特性的影响 87

3.4.3 雷诺数对箱梁-车身系统气动特性的影响 93

参考文献 95

第4章 高速铁路典型大跨桥梁-列车系统气动特性 97

4.1 桁架桥梁气动特性 97

4.1.1 典型钢桁架桥梁几何参数统计 97

4.1.2 桁架形式对桥梁气动特性的影响 99

4.1.3 关键参数对桁架桥梁气动特性的影响 99

4.2 桁架桥梁-列车系统气动干扰特性 102

4.2.1 相对位置对桁架桥梁-列车系统气动特性的影响 103

4.2.2 桁架桥梁-列车系统气动干扰特性 105

4.3 扁平箱梁气动特性 107

4.3.1 静力气动特性 107

4.3.2 斯托罗哈数（St）及其机理 111

4.4 扁平箱梁桥梁-列车系统气动干扰特性 113

4.4.1 相对位置对扁平箱梁桥梁-列车系统气动特性的影响 115

4.4.2 扁平箱梁桥梁-列车系统气动干扰特性 117

4.4.3 桥梁-列车系统尾流特征 118

参考文献 119

第5章 移动列车-桥梁系统气动特性 121

5.1 计算流体力学基本理论 121

5.1.1 基本控制方程 121

5.1.2 湍流模型 123

5.2 移动列车-桥梁系统CFD数值模拟 124

5.2.1 模拟方法 124

5.2.2 数值计算模型 125

5.2.3 结果分析 128

5.3 移动列车-桥梁试验系统风洞试验 133

5.3.1 U形滑道加减速装置 133

5.3.2 试验模型 134

5.3.3 试验工况 135

5.3.4 静、动态列车表面风压 135

5.3.5 静、动态列车对桥梁风压影响 138

5.4 CFD数值模拟与风洞试验对比 142

5.5 弹射试验系统研发 142

参考文献 143

第6章 移动荷载作用下桥梁振动分析理论与试验 145

6.1 移动集中力引起的梁桥振动 145

6.1.1 移动集中力引起的简支梁振动 145

6.1.2 移动集中力引起的连续梁振动 147

6.2 移动简谐力引起的梁桥振动 153

6.2.1 移动简谐力引起的简支梁振动 153

6.2.2 移动简谐力引起的连续梁振动 155

6.3 移动质量引起的梁桥振动 156

6.3.1 移动质量引起的简支梁振动 157

6.3.2 移动质量引起的连续梁振动 164

6.4 移动车辆-桥梁振动分析及试验验证 165

6.4.1 采用数值模态的模态叠加法和迭代法 166

6.4.2 试验介绍与建模计算 167

6.4.3 试验验证 173

参考文献 177

第7章 非平稳风激励下车-桥随机振动分析理论 179

7.1 车-桥系统耦合模型 179

7.1.1 列车模型 182

7.1.2 桥梁模型 182

7.1.3 车-桥相互作用 184

7.2 车-桥系统随机荷载激励 185

7.2.1 非平稳风荷载 185

7.2.2 轨道不平顺激励荷载 188

7.3 非平稳激励下车-桥随机振动分析方法 191

7.3.1 分析流程 191

7.3.2 计算精度与效率的验证 192

7.4 非平稳风关键参数对比分析 197

7.4.1 非平稳静风荷载对车-桥系统的影响 197

7.4.2 非平稳脉动风和轨道不平顺对车-桥系统的影响 202

7.4.3 非平稳风对列车运行安全的影响 206

参考文献 208

第8章 基于多体动力学的风-车-桥耦合振动仿真 210

8.1 多体动力学基本理论 210

8.1.1 刚体运动学和动力学 210

8.1.2 多体系统模型的建立 211

8.1.3 相对坐标法和绝对坐标法 212

8.2 基于多体动力学的风-车-桥耦合振动分析模型 213

8.2.1 高速列车动力学模型 213

8.2.2 车-桥耦合振动在多体动力学中的实现 218

8.2.3 SIMPACK中施加风荷载的方法 225

8.3 多体动力学在大跨高铁桥梁风-车-桥耦合振动的应用 225

8.3.1 工程背景及动力特性分析 225

8.3.2 车-桥耦合振动动力响应分析 228

8.3.3 风-车-桥耦合振动动力响应分析 235

8.3.4 桥上列车运行速度安全阈值分析 243

参考文献 245

第9章 高速铁路桥上常规风屏障参数深化研究 247

9.1 风洞试验概况 247

9.1.1 风屏障风洞试验模型 247

9.1.2 车-桥风洞试验模型及测点布置 248

9.2 风屏障参数对简支箱梁-车气动特性的影响 252

9.2.1 风屏障透风率对列车气动特性的影响 252

9.2.2 风屏障高度对列车气动特性的影响 254

9.2.3 风屏障透风率对列车风压分布的影响 255

9.2.4 风屏障高度对列车风压分布的影响 257

9.3 风屏障参数对流线箱梁-车气动特性的影响 259

9.3.1 风屏障透风率对气动力系数的影响 259

9.3.2 风屏障高度对气动力系数的影响 261

9.4 风屏障气动影响机理分析 265

9.4.1 风屏障透风率的影响 265

9.4.2 风屏障高度的影响 267

9.4.3 风屏障对车-桥系统流场分布影响 270

9.5 风屏障对桥上车辆动力响应影响 274

9.5.1 车-桥动力学模型 274

9.5.2 风屏障透风率对列车动力响应的影响 275

9.5.3 风屏障高度对列车动力响应的影响 277

9.6 列车风作用下桥上风屏障风荷载现场实测 280

9.6.1 现场测试概况 280

9.6.2 测试结果与分析 282

参考文献 287

第10章 高速铁路桥上百叶窗型风屏障研发 289

10.1 百叶窗型风屏障原理介绍 289

10.2 百叶窗型风屏障气动特性风洞试验研究 290

10.2.1 百叶窗型风屏障对桥梁气动特性的影响 290

10.2.2 百叶窗型风屏障对车-桥气动特性影响 292

10.3 百叶窗型风屏障气动特性数值模拟研究 307

10.3.1 标准跨径简支箱梁-车组合系统气动特性变化规律 307

10.3.2 扁平钢箱梁车-桥组合系统气动特性变化规律 315

10.4 其他新型风屏障开发 319

10.4.1 合页型风屏障 319

10.4.2 组合型风屏障 324

参考文献 331

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