桥梁共振和预防
桥梁共振和预防
列车-桥梁共振研究的现状与发展趋势及预防共振的措施列车通过桥梁时将引起桥梁结构的振动, 而桥梁的振动又反过来影响车辆的振动, 这种相互作用、相互影响的问题就就是车辆与桥梁之间振动耦合的问题。
人类自1825 年建成第一条铁路以来, 便开始了对列车与桥梁相互作用研究探索的漫长历史过程。
1849年Willis 提交了第一份关于桥梁振动研究的报告, 探讨了Chester 铁路桥梁塌毁的原因。
在随后的近100 年时间内, 由于当时力学水平、计算技术、方法及手段的落后, 研究中通常将车辆、桥梁简单地瞧作两个独立的模型,在这种模型里,机车车辆被简化成单个或多个集中力,或者将其各种动力因素简化为简谐力,而桥梁被处理成均布等截面梁, 采用级数展开的方法进行近似的求解, 这些方法基本上只能算就是解析或半解析法。
20 世纪60、70 年代以来,电子计算机的出现以及有限元技术的发展, 使得车桥耦合振动研究有了飞速的发展, 从车桥系统的力学模型、激励源的模拟到研究方法与计算手段等都有了质的飞跃, 人们可以建立比较真实的车辆与桥梁计算模型, 然后用数值模拟法计算车辆与桥梁系统的耦合振动响应, 美国、日本、欧洲与国内诸多学者为车桥耦合振动理论的发展做出了重要贡献, 在车辆模型、桥梁模型以及车桥系统耦合振动方面取得了不少成就。
本文就车桥耦合振动的研究思路、车辆分析模型、桥梁分析模型、轮轨接触关系、激励源、数值计算方法 6 个方面, 较系统地阐述了列车~桥梁耦合振动研究的现状与进展, 总结在上述 6 个方面已取得的一些研究成果与结论,同时, 指出目前研究工作中存在的尚待进一步完善的问题, 就如何进一步开展上述领域的研究作了初步探讨。
1 车桥耦合振动研究的现状20 世纪60、70 年代, 西欧与日本开始修建高速铁路,对桥梁动力分析提出了更高的要求; 同时, 电子计算机的出现以及有限元技术的发展, 使得车桥振动研究具备了强有力的分析手段, 这极大地促进了车桥耦合振动研究的向前发展。
火车 铁路桥 防共振工作原理
火车铁路桥防共振工作原理
火车是现代交通运输中不可或缺的一种交通工具，而铁路桥则是火车行驶过程中必须经过的重要设施。
在铁路桥的设计和建造过程中，防共振工作原理是一个非常重要的考虑因素。
防共振工作原理是指在铁路桥的设计和建造过程中，通过合理的结构设计和材料选择，使得桥梁在火车行驶过程中不会发生共振现象。
共振是指桥梁在受到外力作用时，由于自身固有频率与外力频率相同而发生的振动现象。
如果桥梁发生共振，会导致桥梁的破坏和火车的脱轨等严重后果。
为了防止铁路桥发生共振，设计师需要考虑以下几个方面：
1. 结构设计：铁路桥的结构设计需要考虑桥梁的自身固有频率和外力频率之间的差异。
如果两者相差较大，就可以有效地防止共振现象的发生。
2. 材料选择：铁路桥的材料选择也是防共振的重要因素。
一般来说，桥梁的材料应该具有较高的强度和刚度，以减小桥梁的振动幅度。
3. 防振措施：在铁路桥的设计和建造过程中，还需要采取一些防振措
施，如设置防振器、减震器等，以减小桥梁的振动幅度。
总之，防共振工作原理是铁路桥设计和建造过程中必须考虑的重要因素。
只有通过合理的结构设计和材料选择，以及采取有效的防振措施，才能保证铁路桥在火车行驶过程中的安全和稳定。
振动与波动：桥梁的共振效应
振动与波动：桥梁的共振效应桥梁是连接两个地点的重要交通工具，承载着车辆和行人的重量。
在桥梁的设计和使用过程中，振动与波动是一个重要的物理现象，而共振效应则是其中一个关键的问题。
本文将探讨振动与波动对桥梁的影响，以及共振效应在桥梁中的作用。
振动是物体围绕平衡位置周期性运动的现象，而波动则是能量在介质中传播的过程。
在桥梁中，振动和波动常常会受到外部因素的影响，如风力、车辆行驶、地震等。
这些外部因素会引起桥梁产生振动，从而影响桥梁的稳定性和安全性。
共振效应是指当一个物体受到外力作用而振动时，如果外力的频率与物体的固有频率相同或接近，就会引起共振现象。
在桥梁中，如果外部振动频率与桥梁的固有频率相匹配，就会引起共振效应，从而增加桥梁的振幅，甚至导致桥梁的破坏。
为了减少振动和波动对桥梁的影响，工程师们在桥梁设计和施工过程中采取了一系列措施。
首先，在桥梁的设计阶段，工程师会考虑桥梁的结构和材料，以确保桥梁具有足够的刚度和强度来抵抗外部振动的影响。
其次，在桥梁的施工过程中，工程师会采取适当的施工方法和工艺，以减少施工过程中对桥梁结构的影响。
此外，工程师还会在桥梁的维护和管理过程中定期检查桥梁的结构和状态，及时发现并修复可能存在的问题，以确保桥梁的安全性和稳定性。
通过这些措施，可以有效减少振动和波动对桥梁的影响，保障桥梁的正常使用和运行。
总的来说，振动与波动是桥梁设计和使用过程中不可忽视的物理现象，而共振效应则是其中一个重要的问题。
通过合理的设计、施工和维护，可以减少振动和波动对桥梁的影响，确保桥梁的安全性和稳定性。
在未来的桥梁工程中，工程师们将继续努力研究和应用新的技术，以进一步提高桥梁的抗振能力和安全性。
共振原理在桥梁上的应用
共振原理在桥梁上的应用1. 引言共振是一种物理现象，当一个物体的振动频率与另一个物体或外力的频率相匹配时，就会产生共振。
共振可以带来许多有趣和实用的效应，是许多工程领域的重要研究课题。
本文将探讨共振原理在桥梁上的应用。
2. 共振原理简介共振是指当一个系统受到外界激励时，如果其振动频率与系统的本征频率相吻合，就会发生共振现象。
共振的产生会导致系统振幅的急剧增加，甚至引起系统破坏。
在工程领域，共振的研究对于设计稳定和安全的结构至关重要。
3. 桥梁的共振问题桥梁作为承载交通负荷的重要结构，其稳定性和安全性至关重要。
然而，桥梁常常会面临共振问题，尤其是在受到风力或交通负荷时。
共振现象会导致桥梁的振动幅度剧增，从而可能引发桥梁的破坏。
因此，深入研究桥梁的共振问题并采取相应的措施至关重要。
4. 共振原理在桥梁设计中的应用为了避免桥梁共振问题，工程师在桥梁设计过程中采取了一系列措施。
以下是一些常用的应对桥梁共振问题的方法：•调整结构参数：通过调整桥梁的结构参数，如重量、刚度等，改变桥梁的本征频率，使其远离可能的激励频率。
•加装阻尼器：在桥梁上安装阻尼器，可以有效地吸收振动能量，减小振动幅度，从而减轻共振的影响。
•改变桥面形状：通过改变桥面形状，如增加空腔或减小面积，可以改变桥梁的气动特性，从而减小受风力激励时可能产生的共振。
•采用材料阻尼：在桥梁结构中采用具有较高内摩擦阻尼特性的材料，可以减小振动能量的传递，从而减缓共振的发生。
•考虑风荷载设计：在桥梁设计过程中，需要对风荷载进行充分考虑，并采取恰当的设计措施来减小风荷载对桥梁的影响。
5. 桥梁共振实例有许多实际的案例证明了共振对桥梁的影响。
以下是一些著名的桥梁共振实例：•塔科马大桥事故：1940年，美国华盛顿州的塔科马大桥在受到风力激励时发生了共振现象，导致桥梁的崩溃。
这一事故引起了人们对于桥梁共振问题的广泛关注。
•伦敦米尔顿堡桥：伦敦米尔顿堡桥是一座铁路跨塔普顿克斯河的桥梁。
桥梁维修与加固解决桥梁振动与共振问题的方法
桥梁维修与加固解决桥梁振动与共振问题的方法桥梁维修与加固：解决桥梁振动与共振问题的方法桥梁作为连接道路的重要交通设施，在保障交通安全和畅通的同时，也面临着振动和共振等问题。
振动和共振的存在可能会导致桥梁的损坏和安全隐患，因此，进行桥梁维修与加固工作显得尤为重要。
本文将介绍几种有效的方法来解决桥梁振动与共振问题。
一、监测分析在进行桥梁维修与加固前，首先需要进行全面准确的监测分析。
通过使用高精度的测量设备，可以实时监测桥梁的振动状态，了解振动频率和振幅等参数。
同时，对桥梁的结构和材料进行详尽的分析，了解其强度和刚度等性能。
这样可以为后续的维修与加固工作提供科学的依据。
二、自振频率调整当桥梁的自振频率接近外界作用力的频率时，就容易出现共振现象。
因此，调整桥梁的自振频率是解决振动与共振问题的关键。
通过在桥梁上安装阻尼器、质量块等装置，可以改变桥梁的固有频率，从而降低共振的风险。
此外，还可以采用预应力等手段来增加桥梁的刚度，提高其自振频率，进一步减少共振现象的发生。
三、加强支撑结构桥梁的支撑结构对于减少振动和共振具有重要的作用。
通过对支撑结构进行加固处理，可以提高桥梁的刚度和稳定性，从而有效减少振动和共振带来的影响。
例如，可以加装跨梁、支撑杆等结构件，增加桥梁的整体强度和稳定性。
此外，还可以采用钢管混凝土等新型材料来构建支撑结构，以提高桥梁的抗振能力。
四、降低风荷载风荷载是导致桥梁振动和共振的主要原因之一。
因此，降低桥梁所受到的风荷载是解决振动与共振问题的一项重要措施。
可以通过改变桥梁的外形、减小露出面积等方法来降低风荷载的影响。
此外，还可以采用增加便桥高度、加装挡风设施等方式来减少风荷载对桥梁的影响。
五、定期维护桥梁的维修与加固工作不能仅在问题出现时才进行，而是应该进行定期维护。
通过定期检查和维护，可以及时发现和排除桥梁的隐患，保持其良好的状态。
对于已经出现振动和共振问题的桥梁，更应该进行定期维护和加固，以避免进一步的损害和事故的发生。
大桥共振文档
大桥共振引言大桥作为一种重要的交通工程结构，承载着车辆和行人的重量。
然而，在特定条件下，大桥可能会发生共振现象，这可能导致严重的结构破坏甚至崩塌。
本文将介绍大桥共振现象，探讨引起大桥共振的因素以及如何预防和解决这种问题。
什么是大桥共振？大桥共振是指当桥梁结构与自然频率接近或相等时，外部激励力对桥梁结构产生持续作用，使得桥梁发生自身共振的现象。
在共振状态下，桥梁结构经受的振动幅度大大增加，进而可能引发结构破坏。
共振是由于桥梁结构的固有频率与外界激励频率的匹配。
当激励频率接近桥梁结构的固有频率时，激励力将在桥梁上产生共振响应，这会导致振动幅度逐渐增大，最终可能损坏桥梁。
引起大桥共振的因素引起大桥共振的因素可以分为两类：内外因素。
内因素内因素是指桥梁自身的结构特性和材料属性，包括：1.桥梁刚度：桥梁的刚度直接影响其固有频率。
当桥梁刚度与外界激励频率接近时，容易发生共振现象。
2.桥梁质量：桥梁的质量也会影响共振的发生。
质量越大，其固有频率越低，共振的概率也会增加。
3.桥梁支撑方式：桥梁的支撑方式会影响其固有频率。
例如，悬索桥的固有频率通常比梁桥要低，所以悬索桥更容易发生共振。
外因素外因素是指外界环境和激励力，包括：1.风速和风向：风是导致大桥产生激励力的重要因素。
当风速越大，对桥梁的侧向挤压力也越大，可能会引发共振。
2.交通荷载：大桥上行驶的车辆也会对桥梁产生激励力。
当车辆频率与桥梁固有频率接近时，可能引发共振。
3.地震和振动：地震是一种严重的外界激励力，可导致大桥共振。
地震引发的振动会与桥梁固有频率相匹配，增加共振的风险。
预防和解决大桥共振问题为了预防和解决大桥共振问题，可以采取以下措施：1.分析桥梁的固有频率：在设计和建造阶段，应仔细分析桥梁的固有频率，并确保其与激励频率不接近。
如果可能，可以通过调整设计参数来改变桥梁的固有频率。
2.增加桥梁的阻尼：通过增加桥梁的阻尼来减小共振的幅度。
阻尼可以通过在桥梁结构中添加阻尼材料或采用特殊的阻尼装置来实现。
减小桥梁颤振的方法
减小桥梁颤振的方法
减小桥梁颤振的方法主要包括以下几点：
1.合理设计：在桥梁设计初期，根据横向风荷载和流体力学特性等因素，采用合理的结构型式和断面参数，避免桥梁出现共振现象。
2.增加刚度：增加桥梁的刚度可以减小桥梁的振动幅度，可采用增加梁高、加大墩柱截面积、加宽梁面等方式，提高桥梁的整体刚度。
3.减小桥梁质量：降低桥梁的质量可以减小受到外力作用时的响应，可以采用轻型材料如钢结构替代传统的混凝土结构，减小桥梁的自重。
4.增设阻尼器：在桥梁中增设阻尼器，可以有效地吸收和耗散桥梁的振动能量，减小振幅和频率，常用的阻尼器包括液压阻尼器、摩擦阻尼器等。
5.加装避震装置：采用避震装置可以减小桥梁受到地震等外力作用时的振动响应，常用的避震装置包括隔震支座、摆式支座等。
6.定期维护：对桥梁进行定期维护和监测，发现问题及时修复，保持桥梁的良好状态，防止颤振的发生。
需要注意的是，以上减小桥梁颤振的方法需要根据具体桥梁的情况和实际需求进行综合考虑与设计。
共振的防治措施
共振的防治措施引言共振是在任何系统中都可能发生的一种现象，当系统的固有频率与外界施加的频率接近时，系统会发生共振现象，导致巨大振幅的能量释放。
共振不仅会导致设备损坏和能量浪费，还可能给人类带来伤害。
为了避免共振现象的发生，需要采取一系列的防治措施。
本文将介绍一些共振的防治措施，并提供一些建议来应对共振现象。
共振的防治措施1. 改变系统结构共振现象通常发生在具有固有频率的系统中。
一种最常见的防治措施是通过改变系统的结构来改变其固有频率。
这可以通过增加或减小质量、刚度或阻尼来实现。
例如，在桥梁设计中，可以通过增加桥塔的质量或者增加桥墩的阻尼来减小共振的影响。
2. 使用振动吸收器振动吸收器是一种被动装置，用于抑制系统的振动。
它通常由质量、弹簧和阻尼器组成。
振动吸收器的工作原理是将共振频率从系统转移到振动吸收器上，从而减小系统的振幅。
该装置可以应用于各种系统，如建筑结构、机械设备等。
3. 调整外部激励频率共振现象是由外界施加的激励频率与系统的固有频率接近而引起的。
因此，调整外部激励频率可以有效地避免共振现象的发生。
例如，在桥梁设计中，可以通过调整行车的速度来减小共振的影响。
在机械设备中，可以调整驱动力的频率来避免共振现象。
4. 加强结构的阻尼阻尼是指系统中的能量耗散机制，可以抑制系统的振动。
增加结构的阻尼可以有效地避免共振的发生。
在建筑结构中，可以使用阻尼器或阻尼材料来增加结构的阻尼。
在机械系统中，可以通过在结构中添加阻尼装置来增加阻尼。
5. 进行模态分析和设计优化模态分析是一种用于确定系统的固有频率和振型的方法。
通过进行模态分析，可以了解系统的动态特性，并根据需要进行设计优化，从而减小共振的影响。
例如，在建筑结构设计中，可以通过模态分析来确定结构的固有频率，并采取相应的措施来避免共振现象。
6. 加强监测和维护共振的防治措施不仅包括系统设计阶段的预防措施，还包括系统的监测和维护。
定期监测系统的振动情况，及时发现共振现象的迹象，并采取相应的维护措施，可以有效地避免共振的发生。
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列车桥梁共振研究得现状与发展趋势及预防共振得措施列车通过桥梁时将引起桥梁结构得振动,而桥梁得振动又反过来影响车辆得振动,这种相互作用、相互影响得问题就就是车辆与桥梁之间振动耦合得问题。
人类自1825年建成第一条铁路以来,便开始了对列车与桥梁相互作用研究探索得漫长历史过程。
1849年Willis提交了第一份关于桥梁振动研究得报告,探讨了Chester铁路桥梁塌毁得原因。
在随后得近100年时间内,由于当时力学水平、计算技术、方法及手段得落后,研究中通常将车辆、桥梁简单地瞧作两个独立得模型,在这种模型里,机车车辆被简化成单个或多个集中力,或者将其各种动力因素简化为简谐力,而桥梁被处理成均布等截面梁,采用级数展开得方法进行近似得求解,这些方法基本上只能算就是解析或半解析法。
20 世纪60、70年代以来,电子计算机得出现以及有限元技术得发展,使得车桥耦合振动研究有了飞速得发展,从车桥系统得力学模型、激励源得模拟到研究方法与计算手段等都有了质得飞跃,人们可以建立比较真实得车辆与桥梁计算模型,然后用数值模拟法计算车辆与桥梁系统得耦合振动响应,美国、日本、欧洲与国内诸多学者为车桥耦合振动理论得发展做出了重要贡献,在车辆模型、桥梁模型以及车桥系统耦合振动方面取得了不少成就。
本文就车桥耦合振动得研究思路、车辆分析模型、桥梁分析模型、轮轨接触关系、激励源、数值计算方法6个方面,较系统地阐述了列车~桥梁耦合振动研究得现状与进展,总结在上述6个方面已取得得一些研究成果与结论,同时,指出目前研究工作中存在得尚待进一步完善得问题,就如何进一步开展上述领域得研究作了初步探讨。
1 车桥耦合振动研究得现状20 世纪60、70年代,西欧与日本开始修建高速铁路,对桥梁动力分析提出了更高得要求;同时,电子计算机得出现以及有限元技术得发展,使得车桥振动研究具备了强有力得分析手段,这极大地促进了车桥耦合振动研究得向前发展。
日本在修建本四联络线时,对车桥动力响应做了大量得理论研究、试验研究与现场测试工作。
通过分析轮轨横向力、轮重减载率、脱轨系数与车体加速度来研究列车走行性,通过确定桥梁挠度与轨道折角得允许限值来保证列车行车得舒适性与安全性要求,并对桥梁得竖向、横向刚度做出了相应得规定。
日本得研究工作以松浦章夫为代表,松浦章夫在研究确定中小跨度桥梁得竖向挠度限值时,采用得车辆模型为半个车辆(半个车体、一个转向架及两个轮对)得半车模型,只考虑车体得浮沉、一个转向架得浮沉与点头自由度,不考虑列车过桥时桥梁本身得振动,假定桥梁在静活载下产生得竖向挠度为正弦半波,于就是,列车通过桥梁时得车桥振动研究便瞧作列车沿一个或多个连续布置得半波正弦曲线运行时得振动分析。
松浦章夫由此确定出中小跨度桥梁得竖向挠度限值。
1984 年,阿部英彦根据松浦章夫得研究方法,对多跨简支梁得竖向挠跨比限值进行修订与补充。
另外,松浦章夫早在1976年就利用二系悬挂多刚体多自由度车辆模型研究了高速铁路桥梁得动力问题,分析了列车轴距、列车质量、列车连挂数目等因素对桥梁冲击系数得影响,并给出了桥梁发生共振时得列车速度计算公式。
前苏联H、T、鲍达尔在文献详细介绍了她们关于桥跨结构与机车车辆得相互作用分析得理论研究方法与试验测试情况。
H、T、鲍达尔在研究确定中小跨度桥梁竖向挠度限值时采用得方法与日本松浦章夫得类似,只不过松浦章夫采用半车模型,而H、T、鲍达尔采用整车模型。
美国伊利诺理工学院得K、H、Chu等人最早采用复杂得车辆模型来分析铁路车桥系统得振动响应问题,即:将机车车辆简化为由车体、前后转向架、各轮对等部件组成,各部件瞧成刚体,在空间具有6个自由度,它们之间通过弹簧与阻尼联系起来。
以轨道横向与竖向不平顺为激励源,将整个车桥系统划分成车辆与桥梁两个子系统,分别建立车辆与桥梁得运动方程,以轮轨相互作用将这两个运动方程联系起来。
K、H、Chu等人所建立得多刚体多自由度车辆分析模型得到了后来各国研究人员得广泛采纳,对现代车桥振动研究理论产生了深远影响。
在此前后,欧洲得法国、意大利、丹麦等国研究者也进行了类似得甚至更深入得研究工作。
G、Diana探讨了大跨度悬索桥得列车走行问题,以及列车在已经发生变形得大跨度悬索桥上运行时得动力响应;M、Olsson采用有限元模态技术求解车桥动力响应;Green与Cebon提出了在频域内求解分离得车桥系统方程得新方法,她们利用模态脉冲响应函数与模态激扰力,采用模态迭加法并结合FFT 与IFFT 技术来求解桥梁得动力响应;YeongBinYang采用动态凝聚法求解车桥系统得动力响应问题,由于将所有与车体有关得自由度在单元级进行凝聚,使得计算效率大为提高;Bogaert采用简化得车辆模型,研究高速列车通过肋式拱桥得竖向振动冲击效应,并给出了冲击系数得简化表达式。
国内有关科研院校从70 年代末、80年代初开始,对车桥耦合振动理论进行了较系统得研究工作。
尤其就是在“八五”与“九五”计划期间,随着铁路提速以及高速铁路得修建提上议事日程,关于车桥耦合振动得研究取得了巨大得发展。
2车桥共振研究现状关于车桥共振得问题,国内外学者已做了一些研究,主要代表如下:松浦章夫利用二系悬挂多刚体车辆模型研究了高速铁路桥梁得动力问题,分析了列车质量、列车轴距、连挂数目等因素对桥梁冲击系数得影响,并给出了桥梁共振时列车速度得计算式。
Fryba分别将不同列车简化为两轴重与网轴重得移动荷载模型,采用理沦方法推导了列车通过匀质等截面简支粱桥时引起桥梁共振得临界车速得计算公式。
夏禾等通过理论推导与实例分析,分别从桥梁共振与列车共振两个方面研究了列车以一定速度通过桥梁时,车桥系统得共振机理与发生共振得条件。
沈锐利以单跨简支梁桥为对象研究了车辆过桥时桥梁得共振现象,另外以等跨多跨简支粱为对象分析了桥梁跨度对车辆共振得影响。
苏木标等将中小跨度上承钢板梁、下承钢板粱、下承钢桁粱等视为匀质连续体系,建立运动方程.对铁路简支粱桥竖向共振问题进行了分析。
陈友杰等在动载试验得基础上,建立了列车.桥梁相互作用得力学模型,应用有限元分析方法对钢管——钢管混凝土复合拱桥得车桥共振进行了分析。
宁晓骏等用车辆——桥梁耦合振动理论,计算了六种跨径布置形式得车桥动力响应,通过对计算结果得分析与比较,探讨了在跨数不多时,中小跨径简支粱桥跨径得不同布置与共振得相互关系。
秦爱红对货物列车作用下桥梁横向共振得机理进行了研究,研究结果表明当轮对得蛇形激励频率与桥梁横向有载自振频率接近时,车桥横向发生共振,此时桥粱得横向位移响应达到最大。
高传伟等应用振型分解法,对移动荷载通过轨道交通桥粱时得动力响应问题进行了理论分析,得出了轨道交通车辆过桥时桥梁共振以及振动相消得公式,其研究结果表明,当车辆速度与车辆长度之比等于桥梁一阶竖向自振频率时,桥梁会发生共振,当桥梁第一阶竖向自振频率等于车辆速度与两倍桥粱跨长之比得奇数倍时,轴重在桥上引起得自由振动与轴重离开桥梁后桥梁得自由振动相互抵消,桥梁振动减小。
Kwon等将TMD安装在某三跨等截面连续粱跨中,并对该系统得动力性能进行了分析,分析结果表明TMD对由车辆荷载引起得桥梁振动响应得控制效果很明显。
郭文华等运用列车.桥粱空间振动时域分析方法,研究了TMD 不同参数对箱梁振动控制得效果,计算结果表明采用TMD能有效得制高速铁路简支箱梁得共振响应,并得出了一种确定共振车速与TMD优选参数得简便方法,可供工程应用参考。
3现有得预防车桥共振得措施列车以一定得速度通过简立粱桥时,列车对桥梁得作用相当于一个具有一定频率得激振源。
列车速度变化时列车荷载所引起得激励频率就会发生变化。
当结构得固有频率与激励频率接近时,将会产生较大得振动或者出现共振,进而可能引发道床不稳定、钢轨损伤、混凝土开裂,甚至危及桥梁得安全。
所以在正常得列车过桥时,车桥系统得共振就是不允许发生得,为此各国在其高速铁路设计规范中为避免车桥系统得共振都规定了桥梁自振频率得限位。
国际铁路联盟早期曾组织相关研究机构针对各种运营列车进行了大量得车桥动力计算分析。
研究表明粱体固有频率过低将导致高速列车通过时产生较大得振动或共振,但频率过高时桥上轨道不平顺引起得车辆动力响应会明显增加,因此国际铁路联盟在制定UIC 规范时对不同跨度简支梁桥竖向基频得上限与下限值予以规定,希望以此来预防列车——桥梁系统得共振以及避免由轨道不平顺所引起得车辆动力响应增加得现象。
为减小高架轨道列车过桥产生得振动,研究人员采用了许多办法,如:减小轨道不平顺,使用橡胶弹性支座,桥梁上安装TMD、MTMD等减振装置,设置防振沟等。
同济大学在对上海轨道交通明珠线得高架桥梁研究中,考虑桥梁下橡胶支座及支架部结构与地基基础等弹性变形得影响,研究了弹性支承车——桥体系得动力振动分析,实例计算得结果显示,在桥梁实际弹性支座计算条件下,考虑支座弹性后桥梁与车体得振动变化不十分明显。
当把顶部橡胶支座得刚度降低时,车桥系统得振动反应减小;但在列车激发得振动频率接近系统固有频率时,可能引起车桥共振。
所以在选择桥梁橡胶支座刚度系数时必须考虑车桥系统固有频率得变化,避免发生共振。
同时,研究表明,增大橡胶支座得阻尼比可以使车桥系统得阻尼比相应增大,能有效抑制车桥振动反应得加大,也就是一种不错得抑振方法。
同时也对在轨道明珠线上安装得TMD减振装置进行了研究分析,结果表明:在桥梁上安装TMD 后桥梁跨中与车体振动得最大加速度都有所减小,桥梁跨中静位移有所增加,但动位移减小了。
相比较而言,车体得最大加速度减少得很小,这主要就是因为,TMD就是作用在桥梁上得,同车体之间并无直接得相互作用力,所以对车体振动得影响很小。
TMD系统得动力参数选择对于减振效果有很大影响,TMD得质量比越大,TMD得惯性力就越大,获得得振动控制效果就越好,但就是同时也会使桥梁得静挠度增大。
考虑TMD得动力参数进行减振时需要加以注意。
由轨道交通系统得振动引起得噪声污染,有关研究人员也进行一些其她得减振措施。
对于由基础结构振动产生得噪声,采用得解决方法大多数就是改变基础结构得型式,从而改变轨道道床得动柔度,如:浮置板轨道结构与钢轨垫片,在轨道基础间插入一个固有频率远低于激振频率得线性谐振器,借以减小传入基础得振动。
华盛顿地铁、亚特兰大地铁、多伦多地铁都采用这种浮置板系统,隔振效果明显。
我国得广州地铁1、2号线,上海得明珠线也都采用此种减振措施。
采用轨道钢轨垫片也能有效降低钢轨与高架桥梁碰撞引起得振动。