列车振动荷载确定

高铁桥梁设计中的动载荷计算与分析随着我国高铁建设的不断推进，高铁桥梁已成为高速铁路建设的重要组成部分。

而在高铁桥梁的设计过程中，动载荷计算与分析是至关重要的一步。

本文将分别从概念、计算方法和分析实例三个方面对高铁桥梁设计中的动载荷进行探讨。

一、概念动载荷是指在行驶过程中车辆及车辆上的荷载通过轮轴向桥梁施加的荷载，它是高铁桥梁设计中最主要的荷载之一。

动载荷除了由行驶车辆带来的荷载，还包括风荷载、温度荷载、弯矩引起的荷载以及公路桥梁在高速列车碾压下的荷载等。

二、计算方法动载荷计算是指通过确定轨道、车辆、桥梁之间的相互作用关系，计算车辆荷载、桥梁响应和受力状况的过程。

目前常用的计算方法有模型试验、数值模拟和经验公式法。

1. 模型试验法模型试验是指通过缩小比例建立一个桥梁模型，并在模型上布置一组或多组轨道和车辆，模拟车辆通过桥梁时的荷载作用。

利用模型试验可以获得较为准确的桥梁响应和受力状况，但模型试验的成本和时间都比较高。

2. 数值模拟法数值模拟是指利用计算机对桥梁和车辆进行模拟计算，以确定桥梁的响应和受力状况。

数值模拟具有计算量大、成本低、精度高等优点，目前已成为较为常用的计算方法。

3. 经验公式法经验公式法是指根据历史数据和经验推导出的一组公式，通过输入桥梁和车辆的基本参数，可以获得桥梁受力状态、响应情况以及应力水平等信息。

虽然经验公式法计算结果精度较低，但是计算简单、快速，并且可以用于一些简单的计算。

三、分析实例下面以某高速铁路线为例，对高铁桥梁设计中的动载荷计算方法进行分析。

1.数据采集通过使用激光测距仪、倾斜仪及其他仪器，可以对高速铁路列车行驶时的车辆荷载、风荷载、温度荷载等进行实时监测，并将数据记录下来。

2.数值模拟计算利用计算机对高铁轨道、列车、桥梁等进行有限元分析，模拟车辆通过桥梁时的荷载作用，可以获得桥梁的受力状态、响应情况以及应力水平等信息。

3.数据分析根据采集的数据和数值计算结果，可以对高铁桥梁的设计进行优化和完善，确保桥梁能够承受车辆荷载、风荷载、温度荷载和公路桥梁在高速列车碾压下的荷载等多种荷载作用。

建筑工程中铁路列车荷载计算探讨摘要：建（构）筑物邻近铁路线路建设情况较多，列车行驶会对旁边的建（构）筑物产生影响。

主要通过列车气动力和列车动荷载对邻近建（构）筑物施加相关荷载。

本文讨论了不同结构形式的的气动力的计算，计算的要点及参数取值，不同规范中的计算差别，找出更适合建筑物实际的计算结果。

同时也探讨了铁路列车附加力的计算，对计算过程进行了简单梳理。

关键词：铁路列车、气动力、声屏障、荷载计算1、综述随着我国铁路线路的增长，铁路沿线涉及到的建筑工程也越来越多，近年来随着铁路的市场化改革的不断深入，铁路工程与房建工程之间的交互也越来越多。

尤其是在普速铁路或者说货运铁路中的结合越来越多。

因此，铁路的列车运行时的荷载对沿线建筑结构来说也是一个重要的计算内容，很多结构工程中需要考虑列车运行时荷载对结构的影响。

本文也从实际工程中探讨铁路中列车运行荷载对结构受力作用的计算。

2、列车运行时的荷载列车运行时，主要荷载是列车带动周围空气运动形成的的气动力，以及列车自重及动荷载对地面产生的附加压力。

根据《高速铁路设计规范》中有关气动力的定义：气动力，又称列车风压力，是指高速列车运行时带动周围空气随之运动形成的“列车风”在邻近列车的声屏障等建筑物上产生的波动压力。

3、气动荷载气动荷载主要用于计算铁路声屏障、雨棚、围墙等临近铁路线路的建（构）筑物。

气动荷载的计算在铁路各规范中基本一致，其主要的区别在于对不同结构需要考虑的荷载系数不同。

（1）列车引起的气动压力和气动吸力应由一个5m长的移动面荷载+q及一个5m长的移动面荷载-q组成。

气动力主要有水平气动力和垂直气动力，目前根据规范，轨顶上5m范围内考虑列车的水平气动力。

超过这个范围则不再考虑列车的水平气动力，水平气动力的大小可查《列车对建筑物或构件的气动力》曲线图得出。

垂直气动力跟水平气动力的换算关系为（KN/m2）q h——水平气动力（KN/m2）D——作用线至线路中心的距离。

轨道梁结构计算公式轨道梁结构是铁路、地铁等交通运输系统中的重要组成部分，其设计和计算是保证交通运输系统安全和稳定运行的重要环节。

在轨道梁结构的设计和计算中，需要考虑到各种力学因素，以保证其在使用过程中能够承受各种荷载并保持稳定。

本文将介绍轨道梁结构计算中的一些重要公式和计算方法。

1. 轨道梁结构的荷载计算公式。

在轨道梁结构的设计中，需要考虑到各种荷载，包括静荷载、动荷载和温度荷载等。

静荷载主要来自于轨道梁本身的重量以及铺设在其上的轨道、列车等设备的重量；动荷载则来自于列车行驶时对轨道梁的振动和冲击；而温度荷载则来自于轨道梁在不同温度下的热胀冷缩。

这些荷载都需要通过相应的公式进行计算，以确定轨道梁结构的设计参数。

静荷载的计算公式一般为，P = γ A。

其中，P为静荷载，γ为轨道梁本身的单位重量，A为轨道梁的横截面积。

动荷载的计算公式一般为，F = m a。

其中，F为动荷载，m为列车的质量，a为列车的加速度。

温度荷载的计算公式一般为，ΔL = α L ΔT。

其中，ΔL为温度荷载引起的轨道梁长度变化，α为轨道梁的线膨胀系数，L 为轨道梁的长度，ΔT为温度变化量。

2. 轨道梁结构的受力计算公式。

轨道梁在使用过程中会受到各种力的作用，包括弯矩、剪力、轴力等。

这些力的大小和分布需要通过相应的受力计算公式进行计算，以确定轨道梁结构的截面尺寸和材料强度。

弯矩的计算公式一般为，M = F L。

其中，M为弯矩，F为作用在轨道梁上的力，L为力臂长度。

剪力的计算公式一般为，V = Q L。

其中，V为剪力，Q为作用在轨道梁上的剪力分布，L为力的作用长度。

轴力的计算公式一般为，N = P。

其中，N为轴力，P为作用在轨道梁上的轴向力。

3. 轨道梁结构的变形和挠度计算公式。

轨道梁在使用过程中会受到各种荷载的作用，从而产生变形和挠度。

这些变形和挠度需要通过相应的计算公式进行计算，以确定轨道梁结构的刚度和稳定性。

轨道梁的横向变形计算公式一般为，δ = (F L^3) / (3 E I)。

高速列车车体振动测试分析随着交通运输的快速发展，高速列车成为现代化城市之间快速、高效、便捷的交通工具。

然而，高速列车在高速运行中所产生的车体振动问题一直是人们关注的焦点。

因此，对高速列车车体振动进行测试分析具有重要意义。

本文将从测试方法、分析技术和振动控制等方面，对高速列车车体振动进行全面的探讨。

测试方法是进行车体振动分析的基础。

目前，常用的测试方法包括加速度传感器、位移传感器和应变计等。

加速度传感器可以测量车体振动的加速度变化，位移传感器可以测量车体振动的位移变化，应变计可以测量车体振动的应变变化。

通过这些传感器可以获取到高速列车车体振动的全面数据，为后续的振动分析提供可靠的数据支持。

分析技术是对测试所得数据进行深入分析的关键。

在实际振动测试中，常用的分析技术包括频谱分析、时域分析和模态分析等。

频谱分析可以将振动信号分解成不同频率的成分，进一步研究振动的产生机制，了解振动的特征。

时域分析可以分析振动信号的波形变化，从而揭示振动的变化规律，并提取出关键的振动参数。

模态分析可以通过施加不同的激励，得到系统的振动模态，并确定振动形态及其对应的频率范围。

通过这些分析技术的综合应用，可以全面了解高速列车车体振动的规律与特征。

振动控制是解决高速列车车体振动问题的关键。

振动控制可以通过控制系统的设计和优化，减少车体振动的幅度和频率，提高高速列车的行驶舒适性和安全性。

常用的控制手段包括主动控制和被动控制。

主动控制采取主动干预的方式，通过在车体上安装传感器和执行器，实时监测和调整车体的振动状态，从而减小振动幅度。

被动控制则通过柔性材料、减振器等被动元件来改变车体的振动特性，降低振动幅度。

通过振动控制技术的应用，可以提高高速列车的行驶舒适性，减少车体的振动损伤。

综上所述，对高速列车车体振动进行测试分析具有重要意义。

通过合适的测试方法，获取全面的振动数据；通过先进的分析技术，深入挖掘数据的内在规律；通过有效的振动控制，提高车体的行驶舒适性和安全性。

隧道仰拱底鼓机理及列车振动荷载影响研究隧道是一种在地下开凿的通道，通常用于交通运输和地下工程。

隧道的仰拱底鼓是指隧道内部的拱顶和地基之间的相对运动。

隧道仰拱底鼓机理及列车振动荷载影响研究是一项涉及土木工程、地质工程和交通运输工程等多学科的研究课题。

本文将从隧道仰拱底鼓的机理原理和列车振动荷载对隧道的影响两个方面进行探讨和分析。

一、隧道仰拱底鼓机理原理隧道仰拱底鼓是由地下开凿隧道时，地层受到相互作用而发生的一种变形现象。

具体而言，当隧道内部的拱顶和地基之间的相对运动会导致隧道内部产生应力集中，从而影响隧道的结构安全。

隧道仰拱底鼓的机理主要包括以下几个方面：1. 地质因素影响：隧道地质情况是影响隧道仰拱底鼓的重要因素。

地层的岩性、断裂带、地下水等因素都会影响隧道的稳定性，从而导致隧道仰拱底鼓的发生。

2. 交通振动影响：隧道内行驶的列车会产生振动，这种振动会影响隧道内部的应力分布，从而导致隧道仰拱底鼓的发生。

3. 地下水位变化：地下水位的变化也会对隧道的稳定性产生影响。

地下水位的上升或下降都会导致隧道内部的地层产生变形，从而引起隧道仰拱底鼓。

二、列车振动荷载对隧道的影响列车振动是指列车在行驶过程中因轮轨间的相对运动而产生的振动。

隧道内行驶的列车会产生振动荷载，这种振动荷载会对隧道的结构产生一定的影响。

具体表现为：1. 地层应力集中：隧道内行驶的列车产生的振动荷载会导致地下地层产生应力集中，从而影响隧道的稳定性。

2. 隧道结构振动：列车振动荷载会传导到隧道结构中，导致隧道结构产生振动，从而影响隧道的结构安全。

3. 隧道设施损坏：长期受到列车振动荷载的影响会导致隧道内部设施的损坏，从而影响隧道的使用寿命。

列车振动荷载对隧道的影响是一个重要的研究课题。

研究如何减小列车振动荷载对隧道的影响，提高隧道的结构稳定性和安全性是当前隧道工程领域急需解决的问题。

隧道仰拱底鼓机理及列车振动荷载影响研究是一项具有重要意义的研究课题。

重载铁路列车运行引起的环境振动试验分析陈迎庆【摘要】列车以不同速度通过某重载铁路桥梁区段时,测试得到距离铁路线路不同距离处的环境振动振级水平及频域特性.应用MATLAB软件分析得到环境振动水平与距离、速度的变化关系公式.考虑时间累计对环境振动的影响,使用四次方振动剂量值探讨速度和距离对振动的影响,并分析其与Z计权振级变化的关系.试验结果表明:列车速度60 ～ 100 km/h时重载列车运行速度每增加10 km/h,最大Z振级增加1～2 dB;距离线路120 m内距离加倍最大Z振级增加2～3dB;重载列车通过桥梁区段在25 ～ 50 Hz频带间出现特征频率;用四次方振动剂量值可对不同位置处的环境振动进行评价.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】3页(P148-150)【关键词】重载铁路;环境振动;频域特性;四次方振动剂量值【作者】陈迎庆【作者单位】中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所,北京 100081【正文语种】中文【中图分类】U239.4;TB53重载铁路由于采用了增加轴重、增大单列编组长度的运输方式，显著提高了机车车辆的运转效率，降低了牵引能耗，提升了线路的运能和整体效率［1］。

美国、加拿大、澳大利亚等国重载铁路的轴重普遍达到32.5～40.0 t。

瑞典、巴西的重载铁路轴重已提高到30 t。

我国重载铁路轴重从11 t发展到21～23 t，大秦铁路升级改造后轴重达到25 t［2］。

列车沿轨道运行，移动的轴荷载、轮轨接触面不平顺激发列车、轨道结构振动，经轨道传入大地，引起大地振动波，此振动波到达建筑物基础时，进一步诱发建筑物的振动和二次噪声［3］。

人体能感知的振动频率在1～1 000 Hz。

对于环境振动，人体反应特别敏感频率在1～80 Hz，人体各种组织的共振频率集中在此范围［4］。

由于列车通过时各车轮会对定点产生间歇性瞬间冲击，在列车轮距及长度均固定的条件下，列车行驶于轨道上时所产生的振动可视为有限长度的线振源，当传达至高架结构底端时各结构柱则视为点振源［5］。

列车动荷载模拟研究1. 匀速移动恒力假设车辆的质量跟车辆一轨道一路基结构系统的整体质量相比很小，则车辆一轨道一路基结构系统在匀速移动恒力的解是一近似解。

在任意时刻t，车辆对车辆一轨道一路基结构系统的作用等于其外力加上重力减去质量的惯性力，即假定车辆质量在移动过程中始终与轨道保持接触，则是车辆轮载作用点处轨道面的挠度加速度。

2. 匀速移动简谐力与车辆结构有关的激振因素，如车轮踏面擦伤、车轮不均重和车轮偏心等，皆是一种简谐力。

车辆通过路基时，由驱动轮的不平衡重量产生的锤击力是一种移动的简谐力。

车辆在高速行驶时受到路基不平顺的激励后，以车辆的固有频率发生振动而通过路基面时，车辆的惯性力亦是一种简谐力。

因此讨论这种移动简谐力所引起的强迫振动是非常有意义的。

一般地，这种简谐力定义为式中—振动频率；—狄拉克函数；—列车运行速度。

3. 激振荷载李军世等利用波动的可迭加性，假设列车轮载为周期性移动荷载，把多组轮载展成Fourie级数形式来模拟列车动荷载。

动荷载f（t）简化为一个包含振动幅值和频率的指数函数形式：通过变化振动幅值及频率来观察列车动荷在对动力响应的影响。

梁波等把列车振动荷载模拟为与不平顺管理标准对应的激振力。

此激振力由一静荷载和由一系列正弦函数迭加成。

采用一个与高、中、低频相应的，反映不平顺、附加动荷和轨面波形磨耗效应的激励力来模拟轮轨之间的相互作用力，又充分考虑列车轮对力在线路上的移动，叠加组合与钢轨、轨枕的分散传递因素，归纳出一个能够涵盖速度、线路不平顺、矢高、轮重、轨枕对轮载的分散作用等一系列因素在内的列车荷载表达式，即：式中，为反映整个列车荷载所产生的动力响应的四组轮载在线路方向进行组合叠加时的叠加系数；為每个轮载力被五根轨枕传递和分担时的分散系数；为车轮静；分别为对应于线路几何不平顺控制条件中的某一典型值的振动载荷。

令列车簧下质量为，则对应的振动荷载幅值为：式中，—簧下质量；—相应于不平稳控制条件下的几何不平顺矢高；—为振动圆频率（圆频率计算公式为），v为列车行驶速度；为几何不平顺性的波长。

列车荷载作用对环境振动传播衰减特性的分析[摘要]本文借助有限元软件ADINA，针对广州地区地质环境建立二维有限元模型，采用时间历程分析方法，通过对不同荷载振动的数值分析，得到广州地铁轨道交通引起环境振动的振动衰减特性。

在广州地区地质条件下，在地基介质土中，隧道中线的下方约8m，右侧约33m以内的区域，振动衰减强度不能忽略，对于在其周围埋设的构筑物需要考虑振动控制。

通过对比数值分析结果和实测结果，得出将第三组荷载作为模型的列车的动荷载是可靠的。

[关键词]环境振动；传播衰减特性；有限元法中图分类号:TU4730引言以往发表的大多数论文中，对地铁振动的传播规律都是局限于某一振动荷载作用下周围环境的振动响应以及衰减特性的分析与研究。

但缺少在不同地层中对地铁振动影响范围内地基土的衰减特性分析，特别是缺少针对广州地区地质条件下地铁运营诱发的振动响应和衰减特性分析与研究；本文通过对不同荷载振动的数值分析，得到广州地铁轨道交通引起环境振动的振动衰减特性，比选出一种既能较符合实际又方便应用的模拟动荷载，通过对比数值分析结果和实测结果，验证分析结果的可靠性。

1地铁列车振动荷载的模拟本文第一组荷载采用目前较常用的振动荷载，该荷载是在现场测试的基础上，利用频谱分析方法，得出由地铁列车振动引起的轨道振动加速度的数定表达式，根据车辆系统振动简化模型，建立模拟轮系的运动方程，从而推导出地铁列车振动荷载，以文献[1]的研究结果输入动载。

前0s~3.5s的情形如荷载时间曲线图1所示。

第二组荷载为实测荷载，以文献[2]的研究结果输入动载。

前0s~0.1s的情形如荷载时间曲线图2所示。

竖向振动荷载F(t)/N时间t/s图1 地铁列车荷载竖向振动荷载1竖向振动荷载F(t)/N时间t/s图2 地铁列车荷载竖向振动荷载2另外，根据参考文献[3]研究结果，公式（1-1）作为第三组荷载。

其中取单边静轮重A 0=100kN ，簧下质量取为M =1800kg ，A 1=1.39kN ，r/s ，A 2=3.00kN ， r/s ，A 2=22.94kN ，r/s ，并且考虑到现行地铁运营情况取V=75km/h ，前0s~0.2s 的情形如荷载时间曲线图3所示。

1 国际铁路联盟荷载标准制定方法20世纪70年代国际铁路联盟研究提出了设计荷载图式UIC 71及与之相匹配的设计动力系数。

通过对客车、货车、动车组等6种类型的运营列车研究表明：由于车型、运营速度等差异，不同列车引起的桥梁动力系数具有较大变化，最终欧盟铁路采用了统一的荷载与动力系数标准。

对于高速动车组，会出现设计动力系数＜运营动力系数的情况，但由于高速动车组车体自质量较轻与设计荷载相差较大，仍能保证设计荷载效应＞实际运营荷载效应。

1.1 设计荷载UIC 71荷载图式制定时考虑的实际运营列车分别为：（1）轴重250 kN、时速120 km的重型货物列车；（2）轴重210 kN、时速120 km的2CC 机车（6轴）；（3）轴重210 kN、时速120 km的重型货车（6轴）；（4）轴重150 kN、时速250 km的客运列车（考虑机车牵引）；（5）轴重170 kN、时速300 km的高速动车组；（6）时速80 km的特重列车[1]。

UIC 71设计荷载图式见图1。

1.2 桥梁动力系数Φ2= 1.44 + 0.82 ， （1） √L Φ-0.20Φ3= 2.16 + 0.73 。

（2） √L Φ-0.20中外铁路荷载标准制定方法及中国高铁荷载标准“走出去”适应性分析杜宝军：铁道第三勘察设计院集团有限公司，高级工程师，天津，300402摘 要：铁路列车荷载图式是涉及各类铁路工程结构的技术标准，是桥梁设计的核心参数。

以国际铁路联盟、日本、中国为代表，就国内外典型国家铁路荷载标准制定方法进行分析，建议中国铁路荷载标准制定应遵循将列车竖向荷载、梁体竖向基频、动力系数综合考虑的思路。

在桥梁设计时，应满足“设计活载图式静效应×设计动力系数”大于“运营车辆静效应×运营动力系数”；采用概化包络的图式制定铁路荷载标准。

分析中国荷载标准“走出去”的适应性，并对设计荷载与运营荷载在设计标准制定中的作用进行阐述，就今后铁路荷载标准研究方向提出建议。