考慮車-橋耦合的重載鐵路鋼橋局部疲勞分析

摘要：研究目的:基于車-橋耦合振動理論,以64 m簡支鋼桁梁橋為實例,研究重載鐵路鋼桁梁橋局部疲勞可靠度問題。首先建立64 m簡支鋼桁梁橋的車-橋動力學模型,通過現場試驗結果驗證模型的準確性,并確定橋梁最不利疲勞部位;然后基于Monte Carlo方法,將車速和軌道不平順作為隨機變量,隨機選取100個車速和軌道不平順的組合樣本;利用Miner線性疲勞累積準則和概率密度函數方法,得到鋼橋最不利疲勞部位的等效應力范圍和年疲勞損傷系數的概率分布,并給出橋梁局部疲勞損傷系數與列車編組的關系式;最后分析不同列車類型和行車速度條件對橋梁疲勞損傷的影響。研究結論:(1)在考慮參數隨機概率分布的條件下,橋梁最不利疲勞部位的等效應力范圍和年疲勞損傷系數均服從Lognormal分布;(2)當貨運列車年運量一定時,列車軸重是橋梁局部損傷的主要影響因素,橋梁的疲勞損傷隨軸重增加而增大;(3)在設計時速范圍內,列車速度與橋梁疲勞損傷的相關性不強;(4)本研究成果可為重載鐵路鋼桁梁橋設計與疲勞性能評估提供參考。