基于移动荷载谱的高速铁路简支梁标准跨度优化OA

为最小化列车引起的桥梁振动响应,针对桥梁单阶共振抵消、多阶共振响应包络值局部最小以及任意速度最小极限位移响应工况条件,基于一种等间距移动荷载谱频域方法,开展高速铁路简支梁标准跨度优化分析。首先回顾移动荷载谱公式的推导过程,接着引入无量纲参数速度κ和桥梁跨度与荷载间距的比值(跨间比λ),进一步推导得到移动荷载共振幅值谱和移动荷载共振幅值包络谱,通过分析谱响应得出每类工况条件的最优跨间比λ。以京沪高铁工程案例为依托,运用有限元方法计算各类最优跨间比λ的桥梁跨中时程位移响应,经过时域结果与频域分析结论比较印证,得出极限位移响应最小的跨间比λ。研究结果表明,当桥梁同时满足共振与消振条件时,共振会被抵消;若发生共振的阶数j符合等式j_(-a)=2^((a-1))·(2b-1)(a和b均为非零自然数),那么桥梁就具有相同的共振抵消跨间比λ。当简支梁桥跨间比λ=1.5时,梁体奇数阶共振能得到有效抵消;跨间比λ=1.3890或者λ=1.6140时,梁体产生的多阶共振响应包络值有局部最小值。当简支梁桥跨间比λ=1.5976时,任意速度条件下其梁体极限位移响应最小,建议高速铁路简支梁桥的标准跨度设计优先采用该跨间比。研究结果可为进一步优化高速铁路简支梁桥设计建造提供参考。