圖3為單線空載貨車以50km•h
-1 速度通過(guò)時(shí)，橋梁跨中豎向動(dòng)位移、橫向振幅的時(shí)程。圖4為單線空重混編貨車以50km•h
- 1速度通過(guò)時(shí)橋梁跨中豎向動(dòng)位移、橫向振幅的時(shí)程。圖5為單線空載貨車以60，70km•h
- 1速度通過(guò)時(shí)橋梁跨中橫向振幅的時(shí)程。
當(dāng)全部空載貨車以50，60，70，80km•h
-1速度通過(guò)時(shí)，橋梁跨中下弦節(jié)點(diǎn)橫向振幅理論值分別為5.1，5.5，6.5，7.7mm。而當(dāng)空重混編貨車以50，60，70 ，80 km•h
-1速度通過(guò)時(shí)，橋梁跨中下弦節(jié)點(diǎn)橫向振幅理論值為4.5，5.6，6.5 ，8.1mm。對(duì)應(yīng)速度范圍內(nèi)，文獻(xiàn)
[1，2]的實(shí)測(cè)橫向振幅在4.6～8.4mm之間。理論值與實(shí)測(cè)值吻合良好。根據(jù)現(xiàn)行《鐵路橋梁檢定規(guī)范》的規(guī)定
[3]，該橋橫向振幅限值為L(zhǎng)/2.5B=80/(2.5 ×10)=3.2mm，上述理論值與實(shí)測(cè)值均大大超出限值，因此，其橫向剛度是否足夠引起了懷疑。
由圖3(b) 、圖4(b) 、圖5 (a) 和圖5 (b)可見(jiàn)，當(dāng)貨車車輛全部空載以50，60，70 km•h
-1速度過(guò)橋時(shí)，橋梁橫向振幅時(shí)程曲線均出現(xiàn)幾個(gè)“大波”，從而導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)較大的橫向振幅；貨車車輛空重混編以50 km•h
-1速度過(guò)橋時(shí)，橋梁橫向振幅時(shí)程曲線只在中間出現(xiàn)“大波”，該“大波”出現(xiàn)的時(shí)間對(duì)應(yīng)于空重混編列車的8節(jié)空載貨車車輛通過(guò)橋梁時(shí)；而當(dāng)空重混編列車的重車作用在橋上時(shí)，相應(yīng)的橋梁橫向振幅明顯要小很多。說(shuō)明橋梁橫向振幅出現(xiàn)較大值的情況均發(fā)生在空載貨車或以空載車輛為主的空重混編列車中的空載車輛過(guò)橋時(shí)。
大量研究
[9 ，10]與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試
[11]表明，空載或空重混編貨車通過(guò)橋梁時(shí)，導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生較大橫向振幅的主要原因是貨車與橋梁出現(xiàn)“拍振現(xiàn)象”，產(chǎn)生“拍振波”。出現(xiàn)這種“拍振現(xiàn)象”的根本原因在于貨車轉(zhuǎn)8A轉(zhuǎn)向架本身的“擺振問(wèn)題”，往往并不是橋梁剛度不足的問(wèn)題。這種類似的“拍振現(xiàn)象”，當(dāng)空載或空重混編貨車運(yùn)行在線路上時(shí)也會(huì)大量出現(xiàn)。圖3 —圖5中的理論計(jì)算波形再一次驗(yàn)證了空載或空重混編貨車過(guò)橋時(shí)引起橋梁跨中橫向振幅出現(xiàn)的“拍振現(xiàn)象”。
圖6 給出了貨車通過(guò)上行線時(shí)，實(shí)測(cè)的橋梁跨中橫向振幅時(shí)程
[2] 。該通過(guò)貨車基本上為空載，速度為53 km•h
- 1 ，對(duì)應(yīng)最大橫向振幅實(shí)測(cè)值為4.43mm。將圖6 與空載貨車?yán)碚撚?jì)算時(shí)程圖3(b) 相比，可以發(fā)現(xiàn)，理論計(jì)算波形與實(shí)測(cè)波形相似，均出現(xiàn)數(shù)個(gè)“拍振波”，只是由于理論計(jì)算時(shí)貨車車輛全部為完全相同的空載C
62貨車，使得理論計(jì)算波形更有規(guī)律性，而實(shí)際通過(guò)貨車盡管基本上為空載，但其重量可能存在差異，導(dǎo)致實(shí)測(cè)波形相對(duì)雜亂些。從數(shù)值上看，與圖3 (b)對(duì)應(yīng)的橋梁跨中橫向振幅理論計(jì)算值為4.5～5.1mm，與實(shí)測(cè)值4.43 mm接近，說(shuō)明理論計(jì)算與實(shí)測(cè)的一致性。
從理論計(jì)算值來(lái)看，全部空載或空重混編貨車以50 km•h - 1速度過(guò)橋時(shí)，引起的橋梁橫向振幅常見(jiàn)值在5.0mm左右；以60km•h - 1速度過(guò)橋時(shí)，引起的橋梁橫向振幅常見(jiàn)值在5.5～6.5 mm 之間；速度增加到70 km•h - 1時(shí)引起的橋梁橫向振幅常見(jiàn)值在6.0～7.0 mm?？梢?jiàn)，盡管空載或空重混編貨車引起的橫向振幅超過(guò)《鐵路橋梁檢定規(guī)范》的限值，但列車速度從50 km•h -1增加到70 km•h -1時(shí)，橋梁橫向振幅常見(jiàn)值并沒(méi)有明顯的突然增加。
表5列出了裕溪河橋列車運(yùn)行安全性與平穩(wěn)性的分析結(jié)果。由表5 可知：在全部空載或空重混編貨車過(guò)橋時(shí)，盡管橋梁橫向振幅值超過(guò)了現(xiàn)有《鐵路橋梁檢定規(guī)范》限值[3]，然而從列車運(yùn)行安全性與平穩(wěn)性各項(xiàng)指標(biāo)來(lái)看，列車速度即便達(dá)到70km•h- 1時(shí)，仍然滿足指標(biāo)要求，而且在60km•h- 1速度以下，車輛的平穩(wěn)性等級(jí)為優(yōu)或良。因此，可以認(rèn)為：盡管車橋動(dòng)力分析結(jié)果表明計(jì)算的橋梁跨中橫向振幅超過(guò)了《鐵路橋梁檢定規(guī)范》的限值，但列車行車的安全性并未受到影響，車輛運(yùn)行平穩(wěn)性均達(dá)到優(yōu)或良，機(jī)車運(yùn)行平穩(wěn)性在70km•h - 1以下速度時(shí)為良或合格。
綜合上述分析， 盡管裕溪河2×80m連續(xù)鋼桁梁的橫向振幅超過(guò)了現(xiàn)有《鐵路橋梁檢定規(guī)范》限值，但從保證列車運(yùn)行安全性與平穩(wěn)性來(lái)講，橋梁具備足夠的剛度。
4 結(jié)論
1) 采用空間桿系有限元法建立蕪湖長(zhǎng)江大橋裕溪河2×80m連續(xù)鋼桁梁橋的動(dòng)力分析模型，分別使用自編程序BDAP 和通用軟件AL GOR 計(jì)算了橋梁的自振特性，兩者吻合良好，并與實(shí)測(cè)值接近，說(shuō)明所建立的有限元分析模型是正確可靠的。計(jì)算得到裕溪河2×80m連續(xù)鋼桁梁的橫向基頻為2.097 Hz ，滿足《鐵路橋梁檢定規(guī)范》橫向最低自振頻率參考限值1.125 Hz 的要求。
2) 理論計(jì)算與實(shí)測(cè)結(jié)果均表明: 全部空載或以空載車輛為主的空重混編貨車通過(guò)裕溪河2×80m連續(xù)鋼桁梁橋時(shí)，由于貨車轉(zhuǎn)8A轉(zhuǎn)向架本身的“擺振現(xiàn)象”，導(dǎo)致橋梁跨中橫向振動(dòng)出現(xiàn)拍振波，從而產(chǎn)生較大的橫向振幅；橫向振幅的理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值接近。
3) 車橋空間耦合振動(dòng)分析結(jié)果表明，當(dāng)全部空載或以空載車輛為主的空重混編貨物列車以速度70 km•h - 1以下運(yùn)行時(shí)，盡管橋梁跨中橫向振幅超過(guò)了現(xiàn)行《鐵路橋梁檢定規(guī)范》的限值，但列車運(yùn)行時(shí)的安全性得到保障，機(jī)車與車輛的運(yùn)行平穩(wěn)性等級(jí)為優(yōu)、良或合格。因此，從保證列車運(yùn)行安全性與平穩(wěn)性來(lái)講，橋梁具備足夠的剛度。
