地震荷載和列車制動力作用下鐵路橋梁振動控制

陳永祁， 鄭成成， 馬良喆， 鄭久建

（1.北京奇太振控科技發展有限公司，北京 100037；2.燕山大學 建筑工程與力學學院，河北 秦皇島 066004）

0 引言

鐵路橋梁在減振設計時除通常必須考慮的地震、大風和其他突發荷載外，列車正常行駛時產生的各種荷載也會對結構安全有一定影響。列車在通過橋梁時可能會發生加速、轉向和制動等情況，給橋梁結構帶來縱、橫向的振動荷載。由于鐵路列車自身質量大，運行速度快，產生的荷載比一般的公路橋梁荷載大得多，屬于較為復雜而劇烈的動力荷載，且出現的頻率較高，幾乎在每次列車通過橋梁時都會發生，給結構的耐久性和穩定性帶來巨大考驗。

1 鐵路橋梁剎車荷載的特殊性

在列車荷載中，列車的制動力已經成為鐵路橋梁設計時重點考慮的荷載之一。已有研究和實測結果表明，由于閘瓦摩擦系數會隨著列車運行速度的降低而不斷增大，并在列車運行速度趨于零的瞬間躍升至最大，因此列車軌道面制動力在閘瓦壓力達到額定限值后仍不斷增大，并在列車停止的瞬間達到峰值［1］。目前，研究中常用到的列車初始制動力速度一般在50~200 km/h之間，其中部分制動力時程曲線見圖1［2］。

圖1 不同制動初速度制動力時程曲線

通常計算制動力的方法主要有換算閘瓦壓力計算法和實算閘瓦壓力計算法，其中實算閘瓦壓力Ki計算法的公式如下［2-3］：

式中：pzi為第i輛車上制動缸的空氣壓力；dz為制動缸的直徑；γz為制動倍率；ηz為制動裝置的計算傳動效率；……