中国铁道科学 第２９卷 刚度的效果显著。另外，主梁截面越大，桥梁竖向 刚度也越高。 范围内，桥梁加固前后车辆的脱轨系数基本不变； 车速在２２０￣２５０ ｋｍ・ｈ 范围内，加固后桥梁的 脱轨系数明显降低；加固前后车辆的脱轨系数均满 足规范要求（小于０．８）［引。 原粱 方案ｌ 方案２ 方素３ 方案４ 方素５ 图６为５种加固方案及加固前桥梁跨中横向振 幅曲线。由图可知，所有加固方案的跨中横向振幅 均小于加固前的，并且在所有计算速度下，增加横 向连接系的加固方案（即方案２、方案４和方案５） 的横向振幅要比未增加横向连接系的加固方案小， 说明通过主梁加固和增加横向连接系均可以提高桥 巅 懈 梁的横向刚度，但不表明加固主梁的截面越大梁体 赛 簦 的横向振幅越小，如方案５中主梁加固杆件的截面 比方案２和方案４的小，但它的横向振幅并不总是 比方案２和方案４的大，当车速为２２０ ｋｍ・ｈ 时，方案５的跨中横向振幅最小。 重 馨 篷 颦 车速／（ｋｉｎ－ｈ。） 图６桥梁跨中横向振幅 图７为５种加固方案及加固前桥梁跨中横向振 动加速度曲线。从图中可明显地看出，有横向连接 系的加固方案，其跨中横向加速度值明显小于其他 方案，说明横向连接系对降低梁体横向加速度有着 非常大的作用。不同截面的主梁加固杆件对跨中横 向振动加速度的影响很小。 原粱 方案１ 昌 方案２ 方案３ 埘 方案４ 瑙 方案５ 嚣 厦 颦 车速／（ｋｉｎ－ｈ。） 图７桥梁跨中横向加速度 ２．２车辆的动力响应 脱轨系数和轮重减载率是评价列车运行安全性 的２个重要指标。 图８给出了５种加固方案及加固前车辆的脱轨 系数曲线，由图可见，车速在１６Ｏ～２００ ｋｍ・ｈ 车速／（ｋｉｎ・ｈ ） 图８车辆脱轨系数 图９给出了５种加固方案及加固前车辆的轮重 减载率曲线。加固后该值明显降低，但方案１和方 案３在车速超过２２０ ｋｍ・ｈ 时，轮重减载率不满 足小于０．６的安全限值 ，而方案２、方案４和方 案５则在计算速度范围内全部满足规定要求。 原集 方案１ 方案２ 胬 方案３ 方案４ 咖 方素５ ｇ 车速／（ｋｉｎ・ｈ一 ） 图９车辆轮重减载率 车体加速度是一个跟车辆舒适度有关的评价指 标，根据文献Ｅ６３，若按车体舒适度管理指标来要 求，则 车体振动横向加速度ａｉ．≤０．１Ｏｇ 车体振动垂直加速度ａｖ≤０．１ ３ｇ 图ｌ０和图１１分别给出了５种加固方案及加固 前车体横向和垂向加速度曲线。从图１０可见，加 固前后，车体横向加速度几乎没有变化，车速在 １６０￣２００ ｋｍ・ｈ 范围内，满足舒适度管理指标 要求，车速在２２０ ２５０ ｋｍ・ｈ 范围内，略超出 舒适度管理指标要求。从图ｌ１可见，车体垂向加 速度在桥梁加固前后均满足小于０．１３ｇ的要求， 但采取加固措施后，该指标明显降低。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期 既有线３２ ｍ下承式钢板梁加固方案的车一桥动力仿真分析 好。加固后主梁跨中竖向挠跨比能够满足小于等于 原梁 ‘量 方案ｌ 方案２ 方案３ 方案４ 方案５ 中一活载作用下《铁路桥梁检定规范》中通常值 １／９５０的要求，也能满足小于等于ＺＫ一活载作用下 越 瑙 嚣 匠 《新建时速２００￣２５０ ｋｍ客运专线铁路设计暂行规 定》中１／１ ０００的要求。 表２加固前后梁体跨中竖向挠跨比 车速／（ｋｍ・ｈ。） 图１Ｏ车体横向加速度 原梁 方案ｌ 方案２ 巨 方案３ 方案４ 方案５ 越 表３给出了加固前后梁体跨中横向振幅实测 值。从表３可以看出，加固后桥梁的横向振幅有所 减小，且满足《铁路桥梁检定规范》通常值的要 求。 表３加固前后梁体跨中横向振幅 ｉｎｉｎ 瑙 嚣 匠 啪 车速／（ｋｍ・ｈ。） 图ｌ１车体垂向加速度 薹 加固前 ０．７４（ＣＲＨ２）加固后 ０．８０（ＣＲＨ１） 《桥检规》通常值 １．２９ ２００ ｋｍ・ｈ １） ２．３方案比选 动车组（１８０ ｋｍ・ｈ－１）（２２５．１ ｋｍ・ｈ １） （１６０ ｋｍ・ｈ一１＜ 由以上分析可见，采取的加固措施有如下４个 特点。 （１）加强主梁可明显提高桥梁的竖向和横向刚 客 。 ．。 ２００ ｋｍ・ｈ １） １ｋｒ．６ｎ 度，降低车辆的轮重减载率和车体垂向加速度。 （２）增加横向连接系可降低桥梁横向振动加速 度；当车速超过２２０ ｋｍ・ｈ 时，可降低车辆的脱 轨系数。 货车（４２１．１ｋｒ．４ ｎｈ ）（６１．１ｈ ） ２ｋｒ．６９ｎ（ ８ｏｈ ） ．试验表明，采用加固方案５，梁体的竖向刚度 提高明显，梁体的动力性能得到了有效的改善，跨 中的横向振幅、车辆过桥时的脱轨系数、轮重减载 率、轮对横向力、竖向加速度均满足相关规定，能 （３）经上述２种桥梁加固措施后的车体横向加 速度几乎没有变化。 （４）同时采取２种加固措施的各加固方案的 车一桥动力响应结果相差不大。 经过以上分析，确定该桥采取加固主梁和增加 横向连接系的方式来加固。方案５不但车桥动力 响应结果较好，而且其加固主梁的工字钢截面面积 小，既可节约钢材，又可提高桥梁自振频率，因此 推荐方案５为该桥的最优加固方案。 够保证提速条件下运营列车的安全性、舒适性和平 稳性 。 ４结论 （１）采用加强主梁和增加横向连接系的桥梁加 固措施，可以明显提高桥梁的整体刚度。 ３加固前后的现场试验对比 表２为桥梁加固前及采用方案５加固后的梁体 跨中竖向挠跨比实测对比值。从表２可以看出，加 （２）通过车一桥耦合仿真分析，可以有效地仿 真各种加固方案的效果，为最终确定桥梁加固方案 提供理论依据。 （３）试验结果表明，通过实施本文推荐的加固 固后主梁跨中竖向挠跨比有了明显提高，加固后桥 梁的竖向刚度比加固前提高了约５０％，加固效果良 方案５，有效降低了桥梁和车辆的振动，从而也证 明了本文采用的仿真分析手段是可靠的。 维普资讯 http://www.cqvip.com
３０ 中国铁道科学 第２９卷 参 考 文 献 ［１］ 翟婉明．车辆一轨道耦合动力学［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２００２． ［２］ 顾建新，夏炜，徐利军，等．既有线钢桁梁桥加固技术［Ｊ］．中国铁道科学，２００５，２６（５）：１２—１６ （ＧＵ Ｊｉａｎｘｉｎ。ＸＩＡ Ｗｅｉ。ＸＵ Ｌｉｊｕｎ，ｅｔ ａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｔｏ Ｅｎｈａｎｃｅ Ｌａｔｅｒａｌ Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｆ Ｓｔｅｅｌ Ｔｒｕｓｓ Ｂｒｉｄｇｅ ｏｎ Ｅｘｉｓｔｉｎｇ Ｒａｉｌｗａｙ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００５，２６（５）：１２—１６．ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［３］ 高芒芒，李勇强，许兆军，等．高速列车作用下的芜湖长江大桥车桥耦合振动分析［Ｊ］．中国铁道科学，２００１， ２２（５）：３４—４Ｏ． （ＧＡＯ Ｍａｎｇｍａｎｇ，ＬＩ Ｙｏｎｇｑｉａｎｇ，ＸＵ Ｚｈａｏｊｕｎ，ｅｔ ａ１．Ｄｙｎａｍｉｃ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｗｕｈｕ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｂｒｉｄｇｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ Ａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｔｒａｉｎ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ ｃＳｉｅｎｃｅ，２００１，２２（５）：３４—４０．ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［４］ 高芒芒．高速帖路列车一线路一桥梁耦合振动及列车走行性研究［Ｄ］．北京：铁道科学研究院，２００１． （ＧＡＯ Ｍａｎｇｍａｎｇ．Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｔｒａｉｎ－Ｔｒａｃｋ－Ｂｒｉｄｇｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｒａｉｎ Ｒｕｎｎｉｎｇ ｏｎ Ｈｉｇｈ－Ｓｐｅｅｄ Ｒａｉｌｗａｙ ［Ｄ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｒａｉｌｗａｙ ｃＳｉｅｎｃｅ．２００１．ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［５］ 中华人民共和国．ＧＢ ５５９９—８５铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范［Ｓ］．北京：中国铁道出版社，１９８５． ［６］ 吴旺青．秦沈客运专线３００ ｋｍ・ｈ— 综合试验段轨道不平顺管理标准建议值的研究［Ｊ］．铁道标准设计，２００３ （４）：１—３． （ＷＵ Ｗａｎｇｑｉｎｇ．Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｆｏｒ Ｔｒａｃｋ Ｉｒｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｒｉｔｅｒｉａ ｏｎ ３００ ｋｍ。ｈ一。Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｑｉｎｓｈｅｎ Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｒａｉｌｗａｙ［Ｊ］．Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ ｅＤｓｉｇｎ，２００３（４）：１—３． ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［７］ 铁道科学研究院铁道建筑研究所．沪宁线提速２５０ ｋｍ・ｈ～ ３２ ｍ下承式钢板梁加固试验报告ＪＲ］．北京：铁道 科学研究院铁道建筑研究所，２００６． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｔｒａｉｎ—Ｂｒｉｄｇｅ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ３２ ｍ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｔｅｅｌ Ｐｌａｔｅ Ｇｉｒｄｅｒｓ ｏｎ Ｅｘｉｓｔｉｎｇ Ｌｉｎｅ ＹＵ Ｈａｎｂｉｎ ～，ＧＡＯ Ｍａｎｇｍａｎｇ。，ＹＡＮＧ Ｙｉｑｉａｎ。 （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｒｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｅｎｔｅｒ， Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｒａｉｌｗａｙ ｃＳｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊ ｉｎｇ １０００８１，Ｃｈｉａｎ； ３．Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ ａＲｉｌｗａｙ ｃＳｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１，Ｃｈｉａｎ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｓｓｉｓｔ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ ｒａｉｓｉｎｇ ｔｒａｉｎ ｒｕｎｎｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｕｐ ｔｏ ２５０ ｋｍ・ｈ—ｏｎ Ｈｕ－Ｎｉｎｇ ｌｉｎｅ， ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｔｒａｉｎ ａｎｄ ｂｒｉｄｇｅ，ｔｒａｉｎ－ｂｒｉｄｇｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｃｏｍｐａｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ３２ ｍ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｔｅｅｌ ｐｌａｔｅ ｗｈｏｓｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｔｏ ｓｐａｎ，ｌａｔｅｒ－ ａｌ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ａｎｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ａｔ ｍｉｄ—ｓｐａｎ ｅｘｃｅｅｄ ｔｈｅ ｖａｌｕｅｓ ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｃｏｄｅ ｆｏｒ Ｒａｔｉｎｇ Ｅｘｉｓｔｉｎｇ Ｒａｉｌ— ｗａｙ Ｂｒｉｄｇｅｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｉｎ－ｂｒｉｄｇｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｇｉｒｄｅｒ ｃｏｕｌｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｎｄ ｌａｔｅｒａｌ ｒｉｇｉｄｉｔｉｅｓ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ｒｅｍａｒｋａｂｌｙ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｗｈｅｅｌ ｌｏａｄ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｉｎ．Ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｌａｔｅｒａｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｃｏｕｌｄ ｒｅｄｕｃｅ ｌａｔｅｒａｌ ｖｉｂｒａｔｉｎｇ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｒａｉｌｍｅｎｔ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｓ ｗｅｌｌ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｒｕｎｎｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｔｒａｉｎ ｅｘｃｅｅｄｓ ２２０ ｋｍ・ｈ一．Ｂｏｔｈ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｈａｒｄｌｙ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｌａｔｅｒａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒ ｂｏｄｙ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｂｏｔｈ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｈａｖｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔ ａｆｔｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｂｙ ５０％．Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ａｎｄ ｔｒａｉｎ ｍｅｅｔ ｒｅ— ｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ，ｒｉｄｅ ｃｏｍｆｏｒｔ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｐｅｅｄ—ｕｐ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｔｒａｉｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｂｒｉｄｇｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ；Ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｔｅｅｌ ｐｌａｔｅ ｇｉｒｄｅｒ；Ｔｒａｉｎ－ｂｒｉｄｇｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ； Ｓｐｅｅｄ—ｉｎｃｒｅａｓｅ ｕｐｇｒａｄｉｎｇ （责任编辑吴彬）
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