车桥耦合振动工程

前言

第1章 绪论

1.1 桥梁振动问题

1.1.1 地震引起的桥梁振动

1.1.2 风致桥梁振动

1.1.3 船舶、漂流物及车辆撞击导致的桥梁振动

1.1.4 人群引起的桥梁振动

1.1.5 运行车辆一桥梁耦合振动

1.2 车桥耦合振动的国内外研究进展

1.2.1 高速铁路车桥耦合振动问题

1.2.2 风荷载作用下桥梁动力效应与行车安全研究

1.2.3 地震作用下桥梁动力效应与行车安全研究

1.2.4 撞击荷载作用下的桥梁动力效应及列车运行安全研究

1.2.5 基于车桥耦合振动分析的桥梁模态识别和损伤诊断

1.3 车桥耦合振动的研究内容

1.3.1 车桥耦合振动的主要研究内容

1.3.2 车桥耦合振动的分析方法

主要参考文献

第2章 移动荷载作用下简支梁振动分析的基本理论和方法

2.1 简支梁在移动荷载作用下的振动

2.1.1 基本分析模型

2.1.2 移动集中力作用下简支梁振动的解析解

2.1.3 移动荷载列作用下桥梁的位移

2.1.4 移动简谐荷载作用下简支梁振动的解析解

2.2 简支梁在变速移动荷载作用下的振动

2.3 车桥系统共振分析

2.3.1 桥梁的共振反应分析

2.3.2 车辆的共振反应分析

2.4 车桥系统抑振与消振分析

2.4.1 等间距荷载下共振与消振分析

2.4.2 考虑实际轴重排列的共振与消振分析

2.4.3 简支梁共振与消振数值分析

主要参考文献

第3章 车桥系统耦合振动分析

3.1 车桥系统动力分析模型

3.1.1 车辆子系统

3.1.2 桥梁子系统

3.1.3 轮轨相互作用模型

3.1.4 车桥系统动力方程的建立

3.2 车桥耦合系统动力方程求解方法

3.2.1 直接耦合法

3.2.2 时间步内迭代法

3.2.3 全过程迭代法

3.2.4 迭代求解的收敛性的讨论

3.3 车桥系统动力分析实例

3.3.1 简支梁桥车桥耦合系统动力分析实例

3.3.2 悬索桥车桥耦合系统动力分析实例

主要参考文献

第4章 风荷载作用下的车桥耦合振动

4.1 风荷载的数值模拟

4.1.1 谱表示法

4.1.2 线性滤波法

4.1.3 小波模拟

4.1.4 基于观测数据的风场模拟

4.1.5 算例

4.2 风屏障对桥梁周围风流场的影响

4.2.1 计算流体动力学理论

4.2.2 湍流模拟的基本理论及方法

4.2.3 流场数值计算算法

4.2.4 桥梁风流场数值模拟的几个关键问题分析

4.2.5 基于计算流体力学的桥梁防风屏障选型

4.2.6 侧向风作用下车桥系统气动性能及防风屏障的影响

4.3 风荷载作用下车桥系统振动分析模型

4.3.1 桥梁风荷载

4.3.2 车辆风荷载

4.3.3 风-车-桥系统运动方程的建立及求解

4.3.4 考虑桥梁非线性因素的风-车-桥系统振动分析

4.4 风荷载作用下车桥系统耦合振动分析实例

4.4.1 香港青马大桥

4.4.2 五峰山公铁两用长江大桥悬索桥方案

4.4.3 兰新第二双线铁路风区跨度32m简支箱梁桥（设置风屏障）

主要参考文献

第5章 地震作用下的车桥耦合振动

5.1 地震动模拟

5.1.1 地震地面运动的空间变异性

5.1.2 考虑空间变异性的地震地面运动模拟

5.1.3 地震记录的一致化

5.2 结构体系的地震反应分析

5.2.1 单自由度模型

5.2.2 多自由度模型

5.3 地震荷载作用下车桥系统动力分析模型

5.3.1 简化分析模型

5.3.2 多点地震激励下簧上质量过简支梁振动分析

5.3.3 多自由度耦合模型

5.4 地震作用下桥上列车的运行安全

5.4.1 地震作用下列车运行安全性评价指标

5.4.2 地震时车辆运营安全性评价流程

5.5 地震作用下车桥系统动力响应分析实例

5.5.1 计算参数

5.5.2 计算结果

5.5.3 主要分析结论

主要参考文献

第6章 撞击荷载作用下的车桥耦合振动

6.1 撞击荷载

6.1.1 船舶撞击荷载

6.1.2 车辆撞击荷载

6.1.3 流冰撞击荷载

6.1.4 车桥系统撞击荷载的特点

6.2 撞击荷载作用下的车桥系统动力分析模型

6.3 撞击荷载作用下车桥动力响应及列车运行安全分析

6.3.1 船舶撞击大跨度拱桁组合连续钢梁桥的动力响应分析

6.3.2 撞击荷载作用下连续梁桥的动力响应及高速列车运行安全分析

6.3.3 分析结论

主要参考文献

第7章 基于车桥耦合振动的桥梁损伤识别

7.1 概述

7.1.1 桥梁损伤问题

7.1.2 桥梁损伤检测技术分类

7.1.3 基于移动荷载的桥梁损伤检测

7.2 考虑损伤的车桥耦合振动响应分析

7.2.1 分析模型

7.2.2 桥梁损伤模拟

7.2.3 车桥系统动力响应求解

7.3 车辆、桥梁响应对损伤的灵敏度分析

7.3.1 桥梁单元对结构性损伤的灵敏度

7.3.2 桥梁单元对支座损伤的灵敏度

7.3.3 车桥响应对损伤的灵敏度

7.4 基于车／桥响应灵敏度的桥梁损伤识别

7.4.1 灵敏度方程建立及求解

7.4.2 基于车／桥单测点响应灵敏度的损伤识別

7.4.3 基于车／桥多测点响应变换指标的损伤识别

7.4.4 部分参数不确定时的桥梁损伤识别

7.5 基于车桥耦合振动的桥梁损伤识别数值算例

7.5.1 基于单个桥梁测点响应的损伤识别

7.5.2 基于单个车辆测点响应的损伤识别

7.5.3 基于桥梁多测点响应互相关灵敏度的损伤识别

7.6 基于移动荷载作用下结构动力响应及小波分析的桥梁损伤识别

7.6.1 移动荷载作用下损伤梁的动力响应

7.6.2 基于小波变换的桥梁损伤识别

7.6.3 数值算例

7.6.4 小结

主要参考文献

第8章 列车-高架车站结构体系的振动分析

8.1 典型高速铁路高架车站

8.2 高架车站结构体系和特点

8.2.1 高架车站结构体系

8.2.2 高架车站结构振动问题

8.2.3 高架车站结构振动的研究内容

8.3 列车-高架结构体系振动分析方法

8.3.1 多质点分析模型

8.3.2 列车-高架结构动力相互作用分析模型

8.3.3 列车制动力和起动力

8.4 列车-高架车站结构体系的振动分析实例

8.4.1 “建桥分离”车站的车桥动力分析

8.4.2 武汉站的振动分析

主要参考文献

《车桥耦合振动工程》作为国家科学技术学术著作出版基金资助出版的专著，较全面地介绍车桥耦合振动的研究历史和现状，移动荷载及列车作用下桥梁振动分析的基本理论和方法，车桥系统在风荷载、地震作用、撞击荷载作用下动力响应及桥上列车的运行安全，基于车桥耦合振动分析的桥梁损伤诊断方法，列车-高架车站结构体系的振动分析，以及这些研究成果在高速铁路桥梁、大跨度桥梁等工程中的应用实例。重点介绍车桥耦合振动的分析理论、研究方法及其工程应用。《车桥耦合振动工程》可供铁路、城市轨道交通相关领域的科研人员和工程技术人员参考，并可作为高等院校相关专业的研究生教材和本、专科学生的教学参考用书。