Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đánh giá an toàn của hệ thống tương tác giữa xe và cầu sử dụng phương pháp kích thích giả
Tóm tắt
Bài báo đề xuất một phương pháp phân tích hệ thống tương tác giữa xe và cầu với sự khách quan cao hơn, điều này xem xét các đặc điểm ngẫu nhiên và biến thiên theo thời gian, và cho phép tìm các mật độ phổ công suất (PSD) của phản hồi hệ thống trực tiếp từ PSD của sự không đều của đường ray. Phương pháp kích thích giả được áp dụng trong khuôn khổ đề xuất, trong đó xe được mô hình hóa như một vật rắn và cầu được mô hình hóa bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Các kích thích giả theo phương thẳng đứng và theo phương ngang của bánh xe-đường ray được thiết lập với giả định rằng bánh xe và đường ray có sự dịch chuyển giống nhau và sử dụng lý thuyết trượt Kalker đơn giản hóa. Hàm phổ công suất của phản hồi của xe và cầu được tính toán bằng tích lịch sử. Dựa trên phản hồi động từ phân tích xác định và ngẫu nhiên của hệ thống tương tác, và các hàm mật độ xác suất cho ba yếu tố an toàn (hệ số trật bánh, tỷ lệ làm giảm trọng tải bánh xe và lực trục bánh xe theo phương ngang) được thu được, và xác suất các yếu tố an toàn vượt quá giới hạn cho trước được tính toán. Phương pháp đề xuất được xác thực bằng các mô phỏng Monte Carlo sử dụng một nghiên cứu trường hợp về một đoàn tàu cao tốc chạy qua một cây cầu có năm nhịp cầu đơn giản chịu lực và bốn cột.
Từ khóa
#xe #cầu #phương pháp kích thích giả #hệ thống tương tác #mật độ phổ công suất #mô phỏng Monte Carlo #yếu tố an toànTài liệu tham khảo
Zhai W, Han Z, Chen Z et al (2019) Train–track–bridge dynamic interaction: a state-of-the-art review. Veh Syst Dyn 57(7):984–1027
Zhai W, Xia H, Cai C et al (2013) High-speed train–track–bridge dynamic interactions, part I: theoretical model and numerical simulation. Int J Rail Transp 1(1–2):3–24
Garcia-Palacios SA, Melis M (2018) Analysis of the railway track as a spatially periodic structure. Proc Inst Mech Eng Part F J Rail Rapid Transit 226(2):113–123
Perrin G, Soize C, Duhamel D et al (2013) Track irregularities stochastic modeling. Probabilist Eng Mech 34:123–130
Wetzel C, Proppe C (2010) Stochastic modeling in multibody dynamics: aerodynamic loads on ground vehicles. J Comput Nonlin Dyn 5(3):470–478
Majka M, Hartnett M (2009) Dynamic response of bridges to moving trains: a study on effects of random track irregularities and bridge skewness. Comput Struct 87(19–20):1233–1252
Wu SQ, Law SS (2012) Statistical moving load identification including uncertainty. Probabilist Eng Mech 29:70–78
Lombaert G, Conte JP (2011) Random vibration analysis of dynamic vehicle–bridge interaction due to road unevenness. J Eng Mech 138(7):816–825
Kiureghian AD, Neuenhofer A (2010) Response spectrum method for multi-support seismic excitations. Earthq Eng Struct D 21(8):713–740
Alduse BP, Jung S, Vanli OA et al (2015) Effect of uncertainties in wind speed and direction on the fatigue damage of long-span bridges. Eng Struct 100:468–478
Lin JH, Zhao YH, Zhao Y (2011) Pseudo excitation method and some recent developments. Procedia Eng 14:2453–2458
Zhang YW, Zhao Y, Zhang YH (2013) Riding comfort optimization of railway trains based on pseudo-excitation method and symplectic method. J Sound Vib 332(21):5255–5270
Zhu Z, Wang L, Pedro AC et al (2019) An efficient approach for prediction of subway train-induced ground vibrations considering random track unevenness. J Sound Vib 455:459–479
Li X, Zhu Y, Jin Z (2016) Nonstationary random vibration performance of train–bridge coupling system with vertical track irregularity. Shock Vib 2016:1–19
Zhu Y, Li X, Jin Z (2016) Three-dimensional random vibrations of a high-speed-train–bridge time-varying system with track irregularities. Proc Inst Mech Eng Part F J Rail Rapid Transit 230(8):1851–1876
Zhang ZC, Lin JH, Zhang YH (2010) Non-stationary random vibration analysis for train–bridge systems subjected to horizontal earthquakes. Eng Struct 32:3571–3582
He XH, Shi K, Wu T (2020) An efficient analysis framework for high-speed train–bridge coupled vibration under nonstationary winds. Struct Infrastruct E 16(9):1326–1346
Lei XY, Noda NA (2002) Analysis of dynamic response of vehicle and track coupling system with random irregularity of track vertical profile. J Sound Vib 258(1):147–165
Zhang N, Xia H (2013) Dynamic analysis of coupled vehicle–bridge system based on inter-system iteration method. Comput Struct 114–115:26–34
Liu K, Lombaert G, De Roeck G (2014) Dynamic analysis of multispan viaducts with weak coupling between adjacent spans. J Bridge E 19(1):83–90
Mohammadzadeh S, Sangtarashha M, Molatefi H (2011) A novel method to estimate derailment probability due to track geometric irregularities using reliability techniques and advanced simulation methods. Arch Appl Mech 81(11):1621–1637