高速铁路桥梁动力性能和检测技术(杨宜谦)-第2部分
高速铁路桥梁检测技术-第3部分评判标准测试方法和数据处理方法
高速铁路桥梁检测技术第三部分评判标准、测试方法和数据处理方法中国铁道科学研究院铁道建筑研究所杨宜谦2011年10月1、评判标准自2009年12月1日，《高速铁路设计规范（试行）》实施，《客运专线无砟轨道铁路设计指南》、《新建时速300~350公里客运专线设计暂行规定》废止。
《新建时速200~250公里客运专线设计暂行规定》中关于250公里有关条文和内容废止。
z《客货共线铁路工程竣工验收动态检测指导意见》（铁建设[2008]133号）z《客运专线铁路工程竣工验收动态检测指导意见》（铁建设[2008]7号）z《高速铁路设计规范（试行）》（TB10621-2009）z《新建时速200~250公里客运专线铁路设计暂行规定》（铁建设[2005]140号）z《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》（铁建设函[2005]285号）z《既有线提速200km/h技术条件(试行)》（铁科技函[2006]747号）z《既有线提速200~250km/h线桥设备维修规则》（铁运[2007]44号）z《铁路桥梁检定规范》（铁运函[2004]120号）z《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）z《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》（GB5599-85）z《铁道机车动力学性能试验鉴定方法和试验规范》（TB/T2360-93 ）z《高速动车组整车试验规范》（铁运[2008]28号）z日本《铁道构造物设计标准—混凝土结构》（2004）z日本《铁路结构物设计标准及其解释—变位限制》(2006年2月)z日本《铁路构造物设计标准及解说（钢桥、结合梁桥）》（2002年12月）z欧洲规范1：《对结构的作用—第2部分：桥梁的交通载荷》(DIN EN 1991-2:2004; German version EN 1991-2:2003)•在京津城际、合武线等早期的客运专线联调联试中，桥梁测试数据的评价主要依据铁建设[2007]47号《新建时速300~350公里客运专线铁路设计暂行规定》、铁建设函[2005]754号《客运专线无砟轨道铁路设计指南》、铁运函[2004]120号《铁路桥梁检定规范》和铁科技函[2006]747号《既有线提速200km/h技术条件（试行）》等相关标准。
高铁桥梁结构动力响应分析与评价
高铁桥梁结构动力响应分析与评价随着城市化进程的加速，交通建设也变得越来越重要。
高速公路、高铁等交通工程的发展也催生了现代桥梁建设。
而在桥梁建设中，高铁桥梁的建设是一个不可忽视的环节。
高铁桥梁的结构设计与评价是大学土木工程类专业一门不可或缺的核心课程。
在结构设计中，结构动力响应评价是至关重要的。
本文将从高铁桥梁结构的动力响应分析与评价入手，讨论高铁桥梁在设计过程中的重要性和实践应用。
高铁桥梁结构的动力响应主要指桥梁在受到外部振动力作用时，结构对振动的响应情况，即结构的应变、位移、变形等变化。
课程教学主要关注的是结构的自然振动频率和阻尼，以及在外部荷载作用下的响应特性。
在高铁桥梁工程的设计与构建过程，需要对结构的动力响应进行深入分析与评价。
其中，最关键的部分就是对结构的自然振动频率进行测定。
自然振动频率是指结构在没有外力作用下自由振动的频率。
对于高铁桥梁，自然振动频率的测定需要考虑以下两方面因素。
首先，需要对结构的材料特性进行测量，如弹性模量、杨氏模量等，以便计算结构的刚度。
其次，需要对桥梁整体的几何形状、截面形状等进行准确定义，以便计算结构的惯性矩。
当上述两个因素确定后，可以通过计算机仿真等方法计算出自然振动频率。
在分析高铁桥梁的动力响应时，还需要考虑结构所受到的外力荷载。
这些荷载包括风荷载、地震力、车辆荷载等。
其中，地震力是一个非常重要的因素，需要对其进行深入分析。
地震荷载是桥梁工程中最危险的荷载之一，可以对结构造成非常严重的破坏。
因此，在设计高铁桥梁时，需要充分考虑地震荷载的影响。
高铁桥梁的动力响应评价不仅要考虑结构的自然振动频率和外力荷载，还需要关注结构的阻尼特性。
阻尼是指高铁桥梁结构在振动过程中所受到的损耗能量，其大小对结构刚度、节減振动幅度等均有影响。
高铁桥梁结构的阻尼可以分为两类：固有阻尼和非固有阻尼。
其中，固有阻尼是指结构本身所固有的阻尼，包括材料损耗、结构相对摩擦等。
非固有阻尼是指在桥梁使用过程中可能产生的阻尼，例如车辆摩擦力和积水阻尼等。
Vossloh300型扣件胶垫刚度频变特性对高铁高频振动的影响
0 引言近年来，我国高速铁路得到快速发展，列车运行速度大幅提高后，外界激扰频率急剧增加，使得车辆和轨道系统出现了频率超过500 Hz及以上的高频振动。
中低速条件下，列车系统一般不会出现高频振动甚至结构振动，能够保持列车运行安全性、乘坐舒适性。
然而，运营速度大幅提高后，会使轮轨作用加剧、车体出现不同程度颤振，加速部件疲劳断裂等现象，严重影响列车运行安全性[1]。
为保证列车运行安全，改善运行产生的噪声污染，常在轨道扣件系统内设置缓冲胶垫，其材质主要包括氯丁橡胶、天然橡胶以及聚氨脂塑料垫板等，这些材料的动刚度依赖于加载频率、加载幅值以及环境温度等[2-4]。
由于试验条件限制，在以往的环境振动预测计算中，扣件胶垫动刚度仅按3~5 Hz激振条件下实测取值[5]。
然而，实测数据显示：由于高铁线路等级较高，其轨道不平顺多为短波波磨，由此轮轨间的振动主要集中在高频部分。
因此，在高铁环境振动分析中，将扣件胶垫刚度视为定值并不合理。
为掌握扣件胶垫刚度的频变规律，确定扣件胶垫频变刚度的合理取值，我国学者近年来已开始关注扣件胶垫刚度的频变特征，并设计了一系列试验[6]，但试验的激振频率均低于10 Hz，尚无法在更高的频域范围揭示扣件胶垫刚度的频变规律。
在国外，MAES等[7]设计了1∶40的聚苯乙烯橡胶改性塑料、树脂橡胶等材质的胶垫刚度频变试验（该试验的最大激振频率为2 500 Hz）。
由此可见，扣件胶垫动刚度的试验研究已取得初步进展，但扣件胶垫刚度的频变现象在Vossloh300型扣件胶垫刚度频变特性对高铁高频振动的影响豆银玲1，2，杨麒陆1，2，王平1，2（1. 高速铁路线路工程教育部重点实验室，四川 成都 610031；2. 西南交通大学 土木工程学院，四川 成都 610031）基金项目：国家自然科学基金高铁联合基金项目（U1434201）； 高速铁路轨道技术国家重点实验室（中国铁道科学研 究院）开放课题基金资助项目（2015YJ005）第一作者：豆银玲（1993—），女，硕士研究生。
高速铁路简支梁桥地震反应特性研究
近年来 ， 国内外学者对桥梁地震反应的研究取得 了一定的成果 ， ｉ等 利用综合模态技术研究考虑非 Ｘａ
一
致地震输入的车桥 系统 的动力响应 ， 分析行波效应
对车桥系统振动响应 的影 响； ｉ ３， ａｇ Ｘｕ Ｙ ｎ 等 ， Ｊ ］林玉
山段特大桥长 １４ ８ｋ 使得地震发生而列车在桥上 森 采用三维车桥模型研究了地震发生时列车 已经在 ６ ． ｍ， 的可能性大大增加 ， 因此地震作用下高速列车 一 桥梁 桥上的列车运行稳定性 ；ｈｎ 等 通过虚拟激励法以 Ｚａｇ
２ ａ ｏａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇＬ ｂｒｔ ｙｆ ｇ ｐｅ ａ ｗ ｙＣ ｎｔ ｃｏ ， ｅｔ ｌ ｏｔ Ｕ ｉ ｒ ｔ， ｈｎｓａ １０５ ｈｎ ） ．Ｎ ｔ ｎｌ ｎｉ ｅ ｎ ａｏａ ｒ ｏ Ｈｉ Ｓ ｅｄＲ ｉ ａ ｏ ｓｕｔ ｎ Ｃ ｎｒ ｕｈ ｎ ｅｓｙ Ｃ ａｇｈ ０ ７ ，Ｃ ｉａ ｉ ｎ ｉ ｏ ｒ ｈ ｌ ｒ ｉ ａＳ ｖ ｉ ４
根足尺在轴力和横向循环荷载作用的矩形墩柱 ， 研究 了墩柱的塑性 铰长度 ， 约束 约束混凝土应力 一 应变关
收稿 日 ：２ １ ０ — ９ 修改稿 收到 日 ： １ 一 ４ １ 期 ０ ０— ７ １ 期 ２ １ ｏ —３ ０ 第一作者 陈令坤 男 ， 博士生，９４年生 １７
第１ ２期
震性能 ； 试验结果表 明， 配筋率为 ０ １ 一 ．％ 的普通 ．％ ０ ２ 铁路桥梁桥墩变形性能较差 ， 在地震 中容易遭到破坏。
模型的拟静力试验 ， 研究 了低配筋铁路桥墩 的延性抗
２ 桩土作用对高铁桥梁地震 响应影响
为考察桩土作用对桥梁结构地震 响应 的影响 ， 本 文分别建立墩底固结和考虑桩土作用的桥梁 一 一 墩 桩
土 两种模 型进 行地 震作用 分 析 。 对 于桩 土作用 对结 构动 力 响应 的影 响 ， 国《 路 我 铁
时速400 km高速铁路简支梁桥建造技术
本刊特稿时速400km高速铁路简支梁桥建造技术班新林1，苏永华1，石龙1，胡所亭2（1.中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，北京100081；2.中国铁道科学研究院集团有限公司，北京100081）摘要：高速铁路是我国自主创新的一个成功范例，而简支梁桥建造技术是其重要的组成部分。
CR450科技创新工程将打造我国新一代高速铁路，亟须研究既有路网的基础设施对CR450动车组的适应性，为新一代高速列车研制提供边界条件。
通过理论分析和联调联试试验数据，论证了既有350km/h桥梁建设标准中的ZK荷载、实际基频、不平顺限值是可以适应400km/h动车组运行的，并建议在成渝中线高速铁路建设过程中开展系统的验证试验，发展无人化、少人化智能梁场和耐久性数字孪生技术。
关键词：高速铁路；简支梁桥；CR450科技创新工程；建造技术中图分类号：U445文献标识码：A文章编号：1001-683X（2021）09-0118-06 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2021.09.1180引言为适应我国地质及气候条件复杂多样的特点，以原始创新为主，我国在高铁桥梁方面攻克了大量世界性技术难题，系统掌握了不同气候环境、不同地质条件下成套建造技术［1］。
高速铁路桥梁占线路里程约50%，其中标准跨度简支梁桥占全部桥梁长度的98%以上，这也是我国高速铁路的典型特征之一。
标准简支梁桥的设计理论、建造模式及运营性能控制是我国高速铁路建设过程中面临的重大科学问题之一，其技术性能、经济指标、施工速度与运营性能等是我国高速铁路建设成功的关键因素，成为保障高速铁路线路高平顺性与高速列车长期平稳运行的关键控制环节。
自高铁建设以来，24、32m简支梁桥的建造技术已经成熟，40m简支梁桥也逐渐展开工程应用［2］。
随着CR450科技创新工程的开展，既有高铁简支梁桥设计荷载、设计参数和结构形式能否适应要求是重点关注的内容之一。
高速铁路桥梁运营性能检定规定
TG/GW209—2014中国铁路总公司高速铁路桥梁运营性能检定(试行)铁总运【2014】232号自2015年1月1日起施行中国国铁道出版社2014年北京中国铁路总公司文件铁总运【2014】232号中国铁路总公司关于印发《高速铁路桥梁运营性能捡定规定(试行)》的通知各铁路局、各铁路公司(筹备组):为做好高速铁路桥梁检定工作,中国铁路总公司组织编制了《高速铁路桥梁运营性能检定规定(试行)》（技术规章编号:TG/GW209—2014），现予以发布(另发单行本),自2015年1月1日起施行。
本规定由中国铁路总公司运输局负责解释,中国铁道出版社出版发行。
在执行本规定的过程中,各单位要积极总结经验,积累资料。
如发现需要修改和完善之处,请及时将意见和有关资料寄交中国铁路总公司运输局工务部。
前言本规定根据原铁道部2013年技术规章制定计划,编制《高速铁路桥梁运营性能检定规定(试行)》专业单项规章。
本规定共分7章,主要内容包括:总则,术语和符号,基本规定,检定通常值,测试技术、设备和准确度要求,数据处理和分析,运营性能评定与检定报告。
本规定的主要内容如下:1.对本规定的目的、适用范围以及执行相关标准的要求进行了规定。
明确了本规定适用于高速铁路桥梁的运营性能检测和评定。
2.给出了高速铁路桥梁运营性能评价的目的,对检定内容和程序等提出原则性要求。
3.对250km/h和350km/h速度等级的高速铁路桥梁,分别给出了跨度100m 及以下的常用跨度预应力混凝土双线箱梁的运营性能检定通常值。
4.规定了高速铁路桥梁运营性能检定的测试要求和方法,包括传感器、仪器设各技术要求,率定、安装、数据采集及测试准确度要求等。
5.针对高速铁路桥梁运营性能的测试数据,根据参数特征,给出了数据处理和分析应遵循的原则和方法。
6.提出了高速铁路桥梁运营性能评定和检定报告编制的要求。
各单位在执行本规定过程中,结合工作实践,认真总结经验,积累资料。
某铁路桥梁动力性能试验与评估
件， 为桥梁 的设备管理 、 护维修积累资料。 养 关键词 ： 铁路桥 ， 动力性能 ， 评估 ， 挠度 ， 振幅
中 图分 类 号 ： ４ １ Ｕ ４ 文献 标 识 码 ： Ａ
．
１ 桥 梁概 况
实测第 １ ７孔梁的一 阶竖 向 自振频率值 为 ４ ６ ｚ 小于《 ．５Ｈ ， 既
０ ｒ／ 试行 ） （ 》 铁科技 函［０ ６ ７ ７号 ） ２０￣４ 限 该桥位于内蒙古地区， 为铁路单线桥梁 ， 跨径布置 为 ２ ×１ 有 线提速 ２０ｋｎ ｈ技术条件 （ ８ ６ｍｏ 值 ８／ ０ Ｌ＝５ ０Ｈｚ大 于《 建时 速 ２ ０ｋ 客 货共线铁 路设 计暂 ． ， 新 ０ ｍ １ ６ｍ梁为普 通钢 筋混 凝 土简 支 Ｔ梁 。该 桥各 孔梁 均 位于直 线 行 规定 》铁 建设 函￣０ ５ ２ ８号 ） 定 的值 ０ ３ ５ Ｌ ・ ＝ （ ２ ０ ）５ 规 ：２ ．８ ０ 段 。１ ６ｍ钢筋混凝土简支 Ｔ梁 由 ２片 Ｔ梁组成 ， 片 Ｔ梁腹板横 ２ ．６ Ｉ 一 － ｚ 振频率值 为 ４ ８ ｚ小于《 ．７Ｈ ， 桥检规》 的通常 向中心距为 １８ｍ， ． 每孔梁共设 ４道横 隔板。每孔梁全长 １． 梁 ４ ５８Ｉ ； 阶横 向 自 ６６ｍ， 高 １９ ．２ｍ， 采用平板橡胶 支座 ， 梁端在 每片 Ｔ梁下各设 １ 个支座 ， 单孔共 ４个支座 ， 支座横 向 中心距 １８ｍ。桥墩采 用等截 面钢筋 ． 值 ｑ／ ｏ Ｌ＝５ ６ ， 明梁 体横 向 刚度偏 小 （ 为计 算跨 径 ； 。 ．３Ｈｚ说 Ｌ Ｌ
Ｃ Ｅ ｉ Ｌ ｕ－ｉｇ Ｌ Ｇ Ｈ ￣ｊｎ Ｈ Ｎ Ｑ Ｉ ｎｂｎ ＯＮ ａ ｕ Ｊ
Ａｂｔａｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｆ ｅ ｃ ｆｌｎ ｉ ｄｎ ｌ ｒｓｒｓｅ ｅｍ ａ ｔｅｃ ｉｇｏ ｉ ｅｍ ｅ ｅｔ ｎＷａ ａｃ ｔｄｗｉｈｖｒｕ ｉ ｌｃ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｅｉｌ ｎ ｅｏ ｇｔ ｉａ ｅｔｅｓｄ ｂａ ｂ ｒｓｒｔｈｎ ｎｍａｎｂ ａ ｄ ｆ ｃｉ Ｓｔｌｄａｅ ｔ ｉ ａ ｄｓ ａｅ ｎ ｅ — ｎ ｕ ｏ ｕ ｐ ｌ ｏ ｔｌ ｐ ｔ ｒ ｙ．Ｔｈ ａｉ ａｕ ｆｍａｎ ｂ ａ ｄ ｆ ｔ ｎ ｆｒ ｎ ｆｅ ｔｅｃ ｉｇ Ｗａ ａｃ ａｅ ｔ ｌｎ ｉｋ ｇ ｉｉ ｌ ｎ ｒｇａ ．Ｃｏ ａｅ ｅｖｒｅ ｖ ｌｅｏ ｉ ｅｍ ｅ ｅ ｉ ｏｅａ ｄａｔｒｓｒｔｈｎ Ｓ ｃ ｕ ｔ ｗｉｈ ｐａ ｅｌ ａ ｅｆ ｔ ｅｅ ｄ ｌ ｏ ｃ ｌ ｌ ｄ ｎ ｎ ｅ ｍｅ ｔｐｏ ｒｍ ｍｐ ｄ ｒ ｗｉ ａｕ ｅ ａｕ ｄ ｃｌｕａｉｎ ｖ ｌｅｂ ｒｃｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ，ｉ ｏ ｔｉｅ ｈ ｔｔ ｅｖ ｕ ｒ ｏ ｄａ ｅｍ ｅ ｔ ｔ ｍｅｓｒｓｖ ｌｅａ ａｃ ｌｔ ａｕ ｙｐａ ｔ ａ ｇｎ ｅｉ ｈ ｎ ｏ ｃ ｅ ｇ ｎ ｔ ｂａｎ ｔａ ｈ ａ ｅ ｗｅｅｉ ｇ ｏ ｇ ｅ ｎ ． ｄ ｌ ｓ ｎ ｒ Ｋｅ ｒ ｓ ｒ ｔｅｓｄｆｒｅ ｒ ｇ ，ｆ ｉ ｌｍｅ ｔ ａ ｅ ｅｔ ｇ ｙｗｏ ｄ ：ｐ ｅ ｒｓｅ ｏｃ ，ｂｉ ｅ ｉ ｔ ｅｅ ｎ ，ｃｍｂ ｒｓｔｉ ｓ ｄ ｎ ｅ ｎ
400 kmh接触网技术标准体系探讨
２０２１年４月第１２卷第２期高 速 铁 路 技 术ＨＩＧＨＳＰＥＥＤＲＡＩＬＷＡＹＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＮｏ．２，Ｖｏｌ．１２Ａｐｒ．２０２１ 收稿日期：２０２１ ０３ ０１作者简介：杨佳（１９８０ ），男，教授级高级工程师。
基金项目：中铁二院工程集团有限责任公司科技发展计划项目（ＫＳＮＱ２０２０５６）引文格式：杨佳，林宗良，邓云川，等．４００ｋｍ／ｈ接触网技术标准体系探讨［Ｊ］．高速铁路技术，２０２１，１２（２）：８６－９０．ＹＡＮＧＪｉａ，ＬＩＮＺｏｎｇｌｉａｎｇ，ＤＥＮＧＹｕｎｃｈｕａｎ，ｅｔａｌ．ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎＴｅｃｈｎｉｃａｌＳｔａｎｄａｒｄＳｙｓｔｅｍｏｆ４００ｋｍ／ｈＯｖｅｒｈｅａｄＣｏｎｔａｃｔＳｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＨｉｇｈＳｐｅｅｄＲａｉｌｗａｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２１，１２（２）：８６－９０．文章编号：１６７４—８２４７（２０２１）０２—００８６—０５ＤＯＩ：１０．１２０９８／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８２４７．２０２１．０２．０１５４００ｋｍ／ｈ接触网技术标准体系探讨杨 佳 林宗良 邓云川 鲁小兵（中铁二院工程集团有限责任公司， 成都６１００３１）摘 要：弓网系统是高速列车获取持续动力的唯一途径，其动态受流性能直接决定列车能否高速稳定运行，目前国内外尚无可供借鉴的４００ｋｍ／ｈ接触网技术标准及工程案例。
本文基于４００ｋｍ／ｈ接触网服役环境、接口条件以及性能提升的需求，全面比较了４００ｋｍ／ｈ接触网系统与现有３５０ｋｍ／ｈ接触网系统的差异，深入分析了４００ｋｍ／ｈ速度下弓网系统面临的关键技术问题，针对性地提出了应对解决措施，并从基础理论、设计技术、装备制造、施工建造、运营维护及规范标准等方面形成了４００ｋｍ／ｈ接触网技术体系框架，全面推进ＣＲ４５０科技创新工程的实施。
关键词：４００ｋｍ／ｈ接触网；受电弓；动态耦合；受流质量；技术体系中图分类号：Ｕ２２５ 文献标志码：Ａ ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎＴｅｃｈｎｉｃａｌＳｔａｎｄａｒｄＳｙｓｔｅｍｏｆ４００ｋｍ／ｈＯｖｅｒｈｅａｄＣｏｎｔａｃｔＳｙｓｔｅｍＹＡＮＧＪｉａ ＬＩＮＺｏｎｇｌｉａｎｇ ＤＥＮＧＹｕｎｃｈｕａｎ ＬＵＸｉａｏｂｉｎｇ（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＥｒｙｕａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｎｔｏｇｒａｐｈ ｃａｔｅｎａｒｙｓｙｓｔｅｍｉｓｔｈｅｏｎｌｙｗａｙｔｏｒｅｃｅｉｖｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｆｏｒｈｉｇｈｓｐｅｅｄｔｒａｉｎｓ，ａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄｉｒｅｃｔｌｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｔｒａｉｎｓｃａｎｒｕｎｓｔａｂｌｙａｔａｈｉｇｈｓｐｅｅｄ．Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅｒｅａｒｅｎｏｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｔａｎｄａｒｄｓａｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃａｓｅｓｏｆ４００ｋｍ／ｈｏｖｅｒｈｅａｄｃｏｎｔａｃｔｓｙｓｔｅｍｆｏｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｉｎｔｅｒｆａｃｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆ４００ｋｍ／ｈｏｖｅｒｈｅａｄｃｏｎｔａｃｔｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｃｏｍｐａｒｅｓａｎｄａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎ４００ｋｍ／ｈｏｖｅｒｈｅａｄｃｏｎｔａｃｔｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇ３５０ｋｍ／ｈｏｖｅｒｈｅａｄｃｏｎｔａｃｔｓｙｓｔｅｍ，ｍａｋｅｓａｎｉｎ ｄｅｐｔｈａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｉｃａｌｉｓｓｕｅｓｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄｂｙｔｈｅｐａｎｔｏｇｒａｐｈ ｃａｔｅｎａｒｙｓｙｓｔｅｍａｔ４００ｋｍ／ｈ，ａｎｄｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，ｆｏｒｍｉｎｇａ４００ｋｍ／ｈｏｖｅｒｈｅａｄｃｏｎｔａｃｔｓｙｓｔｅｍｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｆｒａｍｅｗｏｒｋｆｒｏｍｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆｔｈｅｂａｓｉｃｔｈｅｏｒｙ，ｄｅｓｉｇｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，ａｎｄｃｏｄｅａｎｄｓｔａｎｄａｒｄ，ｔｏｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＣＲ４５０ｔｅｃｈｎｉｃａｌｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：４００ｋｍ／ｈｏｖｅｒｈｅａｄｃｏｎｔａｃｔｓｙｓｔｅｍ；ｐａｎｔｏｇｒａｐｈ；ｄｙｎａｍｉｃｃｏｕｐｌｉｎｇ；ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇｑｕａｌｉｔｙ；ｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ 为贯彻习近平总书记对铁路工作的重要指示批示精神和党中央、国务院决策部署，服务国家重大战略发展，中国国家铁路集团有限公司已启动ＣＲ４５０科技创新工程，开展更高速度铁路轮轨关系、弓网关系、空气动力学以及多物理场耦合等基础理论的深化研究，验证更高速度运行条件下固定设施、移动装备的安全性、匹配性和适用性，探索轮轨系统更高试验速度和运营速度限值，研发更加安全、更加环保、更加节能、更加智能的复兴号新产品，构建我国ＣＲ４５０高速铁路技术和标准体系，全力推进我国高速铁路技术的深入发展和技术引领。
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运动方程 惯性力
m
P(t )
一、柔度法
(t )] 0 P(t ) [m y (t ) m y
形式上的平衡方程，实质上的运动方程
P(t )
l
EI
m m (t ) y y (t )
=1
11
(t )] 11[ P(t ) m y
P(t )
(t )] y (t ) 11[ P(t ) m y
m
结点位移个数即 为自由度个数
m
二. 自由度的确定 1) 平面上的一个质点
4)
y1
W=1
y2
2)
y1
W=2
5) W=2
W=2 弹性支座不减少动力自由度 3) 计轴变时 W=2 不计轴变时 W=1 7)
EI
6)
y2
y1
W=2
自由度数与质点个数无关，但 不大于质点个数的2倍。
为减少动力自由度，梁与刚架不 计轴向变形。
一. 自由度的定义 确定体系中所有质量位置所需的独立坐标数，称作体系的动力自由度数。 二. 自由度的简化 实际结构都是无限自由度体系，这不仅导致分析困难，而且从工程 角度也没必要。常用简化方法有： 1) 集中质量法 将实际结构的质量看成（按一定规则） 集中在某些几何点上，除这些点之外物体是 无质量的。这样就将无限自由度系统变成一 有限自由度系统。
风荷载 地震荷载 其他无法确定变化规律的荷载
冲击荷载
周期载荷（引起疲劳破坏）
1988 年4月28日，美国Aloha(阿洛哈)航空公司243航班从夏威夷起飞前 往檀香山。波音737-200，由副驾驶操纵机长监督，副驾驶女37岁，机 长男44岁。飞机刚爬升到7300m，客舱前段一段蒙皮脱落。结果除了1 名空乘，机上其他人全部生还。
l
l3 柔度系数 (t ) 11 m y 3EI 3EI (t ) 3 y (t ) P(t ) m y l空公司CI611航班从台北飞往香 港时在澎湖外海失事，波音747-200后部的金属疲劳造成飞 机空中解体，机上225人全部遇难。
美国I-35W密西西比河大桥 35号州际公路西线密西西比河 大桥 1967年建成，2007年8月1日 18:01，正值交通高峰时段，该桥 突然坍塌。造成至少8人死亡，79 人受伤。事发时桥上有50~100辆机 动车辆，是美国自1983年以来最严 重的非自然灾害造成的桥梁垮塌事 件。 1990年，美国联邦政府以该桥 支座有严重腐蚀，将该桥评为“存 在结构缺陷”，应进行定期检查及 修缮工作，当时全美总共有近9万 座桥梁低于此等级。2001年，明尼 苏达大学土木系的一份报告指出I35W大桥纵梁已扭曲变形，还指出 发现该桥引桥和主桁架存在疲劳问 题；一旦桁架承受不了庞大车流， I-35W大桥恐将崩塌。
m
2) 广义坐标法
y ( x) ai i ( x) y ( x) ai i ( x)
i 1 i 1 n
ai ---广义坐标 i ( x) ---基函数 i (0) i (l ) 0
m y ( x)
广义坐标个数即 为自由度个数
3) 有限元法 和静力问题一样，可通过将实际结构 离散化为有限个单元的集合，将无限自由 度问题化为有限自由度来解决。 二. 自由度的确定 1) 集中质量法 将实际结构的质量看成（按一定规则） 集中在某些几何点上，除这些点之外物体是 无质量的。这样就将无限自由度系统变成一 有限自由度系统。
W=1
二. 自由度的确定 8) 平面上的一个刚体
11) W=1
y2
y1 W=3
12)
9)弹性地面上的平面刚体 W=3 10)
W=13 自由度为1的体系称作单自由度体系； 自由度大于1的体系称作多（有限）自由度体系; 自由度无限多的体系为无限自由度体系。
m
EI
W=2
1.4 体系的运动方程
列车和桥 梁的响 应，舒适 性，结构 安全性
第二类问题：参数（或称系统）识别 输入 （动力荷载） 第三类问题：荷载识别 输入 （动力荷载） 结构 （系统）
包装动力 学，悬挂系 统的设计、 墩台不明基 础、无设计 资料的桥梁 铁路轨道不 平顺、公路 路面检验、 地震谱测试
第四类问题：控制问题 输入 （动力荷载） 结构 （系统）
高速铁路桥梁动力性能和检测技术
第二部分 结构动力学基础
杨宜谦
中国铁道科学研究院
Email：yqyang@ Tel: 13911097937
2016年4月
§1. 1. 概述 概述 §
1.1 动荷载及其分类
一.动荷载的定义 大小、方向和作用点（三要素）随时间变化；在其作用下，结 构上的惯性力与外荷载比不可忽视的荷载。 自重、缓慢变化的荷载，其惯性力与外荷载比很小，分析时仍视作 静荷载。静荷载只与作用位置有关，而动荷载是坐标和时间的函数。 二.动荷载的分类 周期 确定 非周期 动荷载 不确定 简谐荷载 非简谐荷载 冲击荷载 突加荷载 其他确定规律的动荷载（快速移动荷载）
-----控制问题 输出 （动力反应）
控制系统 （装置、能量）
二. 结构动力学的任务 讨论结构在动力荷载作用下反应的分析的方法。寻找结构固有动力 特性、动力荷载和结构反应三者间的相互关系，即结构在动力荷载作用 下的反应规律，为结构的动力可靠性（安全、舒适）设计提供依据。
1.3 结构动力分析中的自由度
要了解和掌握结构动力反应的规律，必须首先建立描述结构运动的 （微分）方程。建立运动方程的方法很多，常用的有虚功法、变分法等。 下面介绍建立在达朗泊尔原理基础上的“动静法”。 施 力 物 体
m
P(t ) P(t ) (t ) y
(t ) P(t ) m y (t ) P(t ) m y
移动荷载
1.2 结构动力学的研究内容和任务
结构动力学是研究动荷载作用下结构动力反应规律的学科。 一.结构动力学的研究内容 结构动力学的研究内容为: 第一类问题：反应分析（结构动力计算） 输入 （动力荷载） 结构 （系统） -----正问题 输出 （动力响应） -----反问题 输出 （动力响应） -----反问题 结构 （系统） 输出 （动力响应）