高速鐵路列車：軌道-橋梁系統(tǒng)地震災變模擬、機理與防控

定　價：￥178.00

作　者：	國巍
出版社：	中南大學出版社有限責任公司
叢編項：
標　簽：	暫缺

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ISBN：	9787548747963	出版時間：	2022-03-01	包裝：	精裝
開本：	128開	頁數(shù)：	320	字數(shù)：

內(nèi)容簡介

　　高速鐵路是我國科技創(chuàng)新領(lǐng)域的一張亮麗名片，確保其安全運行是高速鐵路可持續(xù)健康發(fā)展的根本要求和重要前提。本書詳細介紹了筆者團隊多年來在高速鐵路列車-軌道-橋梁系統(tǒng)地震災變方面的研究成果，涵蓋了系統(tǒng)災變數(shù)值模擬、物理試驗與混合試驗模擬、地震災變機理和減震防控技術(shù)等內(nèi)容。本書特色在于強調(diào)協(xié)同開源模擬、重視災變物理復現(xiàn)、計入軌道結(jié)構(gòu)損壞、建立行車安全映射等方面。希望本書可為同行研究和應用提供參考。

作者簡介

　　國巍，中南大學教授，博士生導師。現(xiàn)任高速鐵路工程結(jié)構(gòu)抗震研究所所長，教工高鐵國家工程實驗室黨支部書記。國家“優(yōu)青”項目、湖南省青年科技獎、中國交通運輸協(xié)會科技創(chuàng)新青年獎獲得者。致力于高速鐵路工程結(jié)構(gòu)抗震減震、智慧實驗室與智能建造領(lǐng)域相關(guān)研究，主持國家自然科學基金、高速磁浮重大攻關(guān)項目等50余項。成果應用于我國高鐵橋梁、高鐵客站、國際首套地震下橋上行車試驗系統(tǒng)、國際首套600公里時速高速磁浮走行性能測試系統(tǒng)。獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎、中國鐵道學會科學技術(shù)特等獎、湖南省科技進步一等獎、湖南省科學技術(shù)創(chuàng)新團隊獎等科技獎勵。余志武，中南大學教授，博士生導師。現(xiàn)任高速鐵路建造技術(shù)國家工程研究中心主任。首批湖南省科技領(lǐng)軍人才，湖南省先進工作者，全國優(yōu)秀科技工作者，享受政府特殊津貼。長期致力于列車與地震作用下軌道-橋梁體系隨機振動與服役安全科學研究、工程實踐和人才培養(yǎng)。在列車與地震作用下軌道-橋梁系統(tǒng)動力性能高精度分析、軌道結(jié)構(gòu)高品質(zhì)建造和軌道-橋梁體系服役狀態(tài)高性能保持等方面取得了一系列創(chuàng)新成果。主持獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎2項，參與獲國家科技進步二等獎3項，主持獲省部級特等獎和一等獎6項。蔣麗忠，中南大學教授，博士生導師?，F(xiàn)任中南大學副校長，高速鐵路建造技術(shù)國家工程研究中心常務副主任。教育部長江學者特聘教授，國家重點領(lǐng)域創(chuàng)新團隊帶頭人，享受政府特殊津貼。多年來一直從事結(jié)構(gòu)工程學科教學、科研與技術(shù)開發(fā)工作。圍繞我國鐵路提升工程建設(shè)需求，針對高速鐵路橋梁減震隔震技術(shù)、地震作用下列車-橋梁耦合動力作用、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)抗震性能及結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的共同作用等領(lǐng)域的關(guān)鍵科學問題和技術(shù)難題開展了攻關(guān)研究，獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項、國家科技進步二等獎2項、省部級特等、一等、二等獎9項。

圖書目錄

目  錄

第1章緒論 / 1
1.1 概述 / 1
    1.1.1 我國高速鐵路發(fā)展歷程 / 1
    1.1.2 我國高速鐵路建設(shè)特點 / 1
1.2 地震對高速鐵路運營安全的影響 / 3
1.3 高速鐵路列車、軌道和橋梁 / 3
    1.3.1 電力動車組 / 3
    1.3.2 無砟軌道 / 7
    1.3.3 高速鐵路橋梁結(jié)構(gòu) / 10
1.4 列車-軌道-橋梁系統(tǒng)計算模型及其動力耦合 / 12
    1.4.1 列車-軌道-橋梁系統(tǒng)計算模型 / 12
    1.4.2 列車-軌道-橋梁系統(tǒng)動力耦合及求解方法 / 15
    1.4.3 輪軌幾何接觸關(guān)系 / 16
    1.4.4 輪軌力接觸關(guān)系 / 21
1.5 高速鐵路橋上行車動力性能 / 22
    1.5.1 行車性能研究現(xiàn)狀 / 22
    1.5.2 動力性能評估標準 / 26
1.6 本章小結(jié) / 34
第2章地震下高速鐵路橋上行車性能數(shù)值模擬方法 / 35
2.1 概述 / 35
2.2 地震下高速鐵路橋上行車數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀 / 36
    2.2.1 列車-軌道-橋梁系統(tǒng)動力學數(shù)值分析方法 / 36
    2.2.2 地震下列車-軌道-橋梁耦合振動數(shù)值模擬方法 / 36
    2.2.3 列車-軌道-橋梁系統(tǒng)精細數(shù)值模擬方法 / 40
2.3 輪軌接觸法向找點法 / 41
    2.3.1 法向找點法的原理 / 41
    2.3.2 輪軌接觸點求解 / 42
    2.3.3 法向找點法計算步驟 / 42
    2.3.4 空間輪軌接觸關(guān)系可視化 / 43
    2.3.5 算例及驗證 / 43
2.4 地震下列車-軌道-橋梁系統(tǒng)仿真CS技術(shù) / 45
    2.4.1 CS技術(shù)原理 / 45
    2.4.2 耦合計算流程 / 46
2.5 基于OpenSees平臺的地震下列車-軌道-橋梁系統(tǒng)仿真 / 48
    2.5.1 OpenSees簡介 / 49
    2.5.2 原理闡述 / 49
    2.5.3 數(shù)值算例 / 51
2.6 基于Simpack平臺的地震下列車-軌道-橋梁系統(tǒng)仿真 / 55
    2.6.1 SOTTB程序框架 / 55
    2.6.2 列車學分析模型 / 58
    2.6.3 橋梁與軌道模型 / 59
    2.6.4 數(shù)值算例 / 60
2.7 基于移動單元模型的地震下列車-軌道-橋梁系統(tǒng)仿真 / 63
    2.7.1 移動單元模型 / 63
    2.7.2 輪軌移動單元集成到OpenSees平臺 / 63
    2.7.3 數(shù)值算例 / 65
2.8 本章小結(jié) / 67
第3章地震下高速鐵路列車-軌道-橋梁系統(tǒng)物理試驗模擬方法 / 69
3.1 概述 / 69
3.2 高速鐵路列車-軌道-橋梁系統(tǒng)模型試驗相似設(shè)計 / 70
    3.2.1 相似設(shè)計理論 / 70
    3.2.2 相似設(shè)計參數(shù) / 71
    3.2.3 相似設(shè)計有效性驗證 / 73
3.3 高速鐵路橋上行車試驗系統(tǒng)架構(gòu) / 77
    3.3.1 模型車設(shè)計 / 77
    3.3.2 橋梁模型等效設(shè)計 / 80
    3.3.3 試驗系統(tǒng)組成 / 84
3.4 高速鐵路橋上行車試驗系統(tǒng)測試 / 91
    3.4.1 試驗工況 / 91
    3.4.2 軌道不平順測量 / 91
    3.4.3 試驗數(shù)據(jù)采集 / 96
    3.4.4 試驗與仿真對比分析 / 99
3.5 本章小結(jié) / 105
第4章高速鐵路橋上行車實時混合模擬試驗 / 106
4.1 概述 / 106
4.2 高速鐵路橋上行車混合試驗方法 / 107
    4.2.1 高速鐵路橋上行車實時混合試驗框架 / 107
    4.2.2 高速鐵路橋上行車實時混合試驗 / 112
    4.2.3 高速鐵路橋上行車離線迭代混合試驗 / 115
4.3 實時混合試驗算法 / 125
    4.3.1 SSMEDV算法 / 125
    4.3.2 SSMEDV算法特性 / 127
    4.3.3 算法的混合試驗應用 / 131
4.4 數(shù)值模型實時計算技術(shù) / 133
    4.4.1 移動荷載積分法 / 134
    4.4.2 移動荷載積分法非線性修正 / 136
    4.4.3 其他實時計算技術(shù) / 137
    4.4.4 實時混合試驗中的移動荷載積分法驗證 / 137
4.5 時滯補償技術(shù) / 143
    4.5.1 自適應狀態(tài)反饋控制 / 144
    4.5.2 插值-預測算法 / 145
    4.5.3 試驗驗證 / 146
4.6 混合試驗數(shù)值算法評估平臺 / 148
    4.6.1 平臺簡介 / 148
    4.6.2 計算流程 / 149
    4.6.3 軟件架構(gòu) / 149
    4.6.4 有限元分析模塊 / 151
    4.6.5 評估指標 / 152
    4.6.6 應用實例 / 154
4.7 本章小結(jié) / 159
第5章高速鐵路列車-軌道-橋梁系統(tǒng)地震災變機理 / 160
5.1 概述 / 160
5.2 列車-軌道-橋梁系統(tǒng)數(shù)值模型 / 160
    5.2.1 列車模型 / 160
    5.2.2 軌道-橋梁模型 / 161
    5.2.3 自振特性分析 / 163
5.3 軌道-橋梁系統(tǒng)主要構(gòu)件的力學性能 / 164
    5.3.1 橋墩 / 164
    5.3.2 主梁與摩擦板 / 165
    5.3.3 支座 / 165
    5.3.4 滑動層與CA砂漿層 / 166
    5.3.5 剪力齒槽和剪切鋼筋 / 166
    5.3.6 扣件 / 167
    5.3.7 底座板、軌道板、鋼軌 / 167
5.4 高速鐵路橋墩震致破壞彎剪強度模型 / 168
    5.4.1 抗剪承載力理論公式 / 168
    5.4.2 三折線抗剪強度模型 / 171
5.5 高速鐵路橋墩震致破壞分析 / 172
    5.5.1 Pushover分析方法 / 172
    5.5.2 橋墩損傷評估指標 / 174
    5.5.3 橋墩易損性評估方法 / 174
    5.5.4 不同高度橋墩易損性分析 / 175
    5.5.5 不同場地橋墩易損性分析 / 176
5.6 遠場地震下軌道-橋梁系統(tǒng)災變機理 / 177
    5.6.1 有限元模型 / 177
    5.6.2 震致破壞機理 / 178
    5.6.3 基礎(chǔ)失效造成的附加軌道不平順 / 182
    5.6.4 軌道結(jié)構(gòu)等效非線性彈簧模型 / 182
5.7 近斷層地震下軌道-橋梁系統(tǒng)災變機理 / 184
    5.7.1 近斷層地震動記錄選取 / 184
    5.7.2 順橋向損傷特征及原因分析 / 186
    5.7.3 橫橋向損傷模式與損傷特征 / 187
5.8 地震下列車-軌道-橋梁系統(tǒng)災變機理 / 189
    5.8.1 列車-軌道-橋梁系統(tǒng)模型 / 189
    5.8.2 地震下列車-軌道-橋梁系統(tǒng)動力響應 / 191
    5.8.3 橋梁破壞對震后行車安全的影響 / 193
5.9 本章小結(jié) / 197
第6章地震下高速鐵路橋上行車性能評估指標 / 198
6.1 概述 / 198
6.2 地震下大跨度鐵路橋橋上行車安全評估指標 / 199
6.3 地震下高速鐵路橋上行車安全評估 / 200
    6.3.1 地震下鐵路簡支梁橋橋上行車 / 200
    6.3.2 地震下大跨度鐵路橋橋上行車 / 208
6.4 基于譜強度指標地震下橋上行車安全評估 / 224
    6.4.1 譜強度指標定義 / 224
    6.4.2 SI指標限值 / 225
    6.4.3 SI指標有效性驗證 / 237
    6.4.4 行車安全性影響因素 / 244
6.5 本章小結(jié) / 252
第7章地震下高速鐵路列車-軌道-橋梁系統(tǒng)減震防控技術(shù) / 254
7.1 概述 / 254
7.2 基于RFD的軌道-橋梁減震技術(shù) / 255
    7.2.1 RFD的基本原理 / 255
    7.2.2 RFD的力學性能 / 256
    7.2.3 設(shè)置RFD的高速鐵路簡支梁橋抗震性能擬動力混合試驗 / 259
7.3 基于組合耗能限位支座的軌道-橋梁減震技術(shù)   / 266
    7.3.1 組成及工作原理 / 266
    7.3.2 力學模型及滯回特性 / 269
    7.3.3 組合耗能限位支座的減隔震性能 / 271
7.4 基于TMD的列車-軌道-橋梁系統(tǒng)減震技術(shù) / 273
    7.4.1 TMD模型及優(yōu)化方法 / 274
    7.4.2 TMD參數(shù)設(shè)計及布置 / 277
    7.4.3 TMD減震效果 / 279
    7.4.4 橋上行車安全性影響 / 282
7.5 基于能量平衡的高速鐵路橋梁性能設(shè)計方法 / 283
    7.5.1 能量設(shè)計方法原理 / 284
    7.5.2 性能設(shè)計方法驗證 / 292
7.6 本章小結(jié) / 299
第8章研究結(jié)論與展望 / 300
8.1 研究結(jié)論 / 300
8.2 研究展望 / 302
參考文獻  / 304