一种铁路列车行车对地震力影响的计算方法与流程

本发明属于交通运输业桥梁工程，具体涉及一种铁路列车行车对地震力影响的计算方法。

背景技术：

1、截止2022年12月底，我国高铁通车里程超过4.2万公里，路网结构进一步补强优化，旅客出行更加方便、快捷，货流更加通畅。到2025年，以“八纵八横”为主骨架的高速铁路网将覆盖50万人口以上城市，高铁营运里程将达到5万公里。

2、另一方面，我国地震具有活动频度高且具有强度大、震源浅、分布广的特点，西部地区断层和地震带广泛分布，地下构造活动较为活跃。这就意味着地震时高速铁路桥梁上行车的概率大大增加，地震时桥梁的振动对行车安全有显著的影响。

3、在高铁桥梁工程设计中，桥墩和桩基础等下部结构的设计尤为重要，随着基础类型的增多、桥墩结构的复杂化，需要对作用于桥墩上的各种外力进行准确计算，其中地震力和列车荷载往往是起到控制作用的外力，设计阶段保证地震力计算结果的准确性至关重要。

4、列车的行车质量，铁路桥梁抗震规范是要求计算其影响的，但目前随着铁路事业的发展，列车的荷载形式越来越多，不同类型的铁路，其对应的列车重量不一样。

5、因此，如何实现一种快速、高效、准确的能包络不同类型铁路列车荷载影响的地震力计算方法，是面临的一个挑战。现有的规范只是提出了需要考虑铁路列车行车对地震力影响的要求，并不提供如何准确快速计算不同类型列车荷载对地震力影响的统一计算方法。现有设计软件也不具备提供能全面准确概括不同类型列车荷载对地震力影响的通用算法。

技术实现思路

1、本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种铁路列车行车对地震力影响的计算方法。

2、本发明的技术方案是：一种铁路列车行车对地震力影响的计算方法，包括以下步骤：

3、a.建立列车行车荷载的通用性表征模型；

4、b.基于步骤a中列车行车荷载的通用性表征模型，计算列车荷载作用于桥墩的典型控制性作用力；

5、c.构建考虑列车行车的地震力计算模型；

6、d.基于步骤b中列车荷载作用于桥墩的典型控制性作用力及步骤c中考虑列车行车的地震力计算模型，计算地震力。

7、更进一步的，步骤a建立列车行车荷载的通用性表征模型，具体过程如下：

8、首先，定义一套能广泛表征列车荷载的格式规则；

9、然后，用上述格式规则定义不同类型铁路列车的荷载。

10、更进一步的，广泛表征列车荷载的格式规则，具体如下：

11、首先，定义循环输入的次数，循环输入的次数表示为ni；

12、然后，定义列车行车荷载元素的大小，列车行车荷载元素的大小表示为pi(i＝1,2,3，···，ni)；

13、再后，定义组成列车行车荷载元素的宽度，组成列车行车荷载元素的宽度表示为wi(i＝1,2,3，···，ni)；

14、再后，定义组成列车行车荷载元素的间距，组成列车行车荷载元素的间距表示为di(i＝1,2,3，···，ni)；

15、最后，得到广泛表征列车荷载的格式规则，如下：

16、ni(pi,wi,di)(i＝1,2,3，···，ni)。

17、更进一步的，用上述格式规则定义不同类型铁路列车的荷载，具体过程如下：

18、首先，将格式规则按列进行排布；

19、然后，将不同类型铁路列车按行进行排布；

20、最后，不同类型铁路列车的荷载。

21、更进一步的，步骤b基于步骤a中列车行车荷载的通用性表征模型，计算列车荷载作用于桥墩的典型控制性作用力，具体过程如下：

22、首先，让步骤a表示的列车行车荷载的通用性表征模型进行每一个桥墩对应位置的支反力计算；

23、然后，根据高铁列车控制性工况列出各典型控制性作用力的判据；

24、最后，计算出列车荷载作用于桥墩的典型控制性作用力。

25、更进一步的，在桥墩对应位置的支反力计算过程中，列车从桥梁的左侧运行到右侧，列车行车荷载的通用性表征模型每隔一个间距进行每一个桥墩对应位置的支反力计算。

26、更进一步的，步骤c构建考虑列车行车的地震力计算模型，具体过程如下：

27、首先，建立横桥向有车工况计算模型；

28、然后，建立横桥向无车计算模型；

29、最后，建立顺桥向有车及无车计算模型。

30、更进一步的，步骤d基于步骤b中列车荷载作用于桥墩的典型控制性作用力及步骤c中考虑列车行车的地震力计算模型，计算地震力，，具体过程如下：

31、首先，将各桥墩对应的典型控制性作用力转化成不折减的节点质量；

32、然后，计算出横桥向有车工况、横桥向无车工况、顺桥向有车及无车对应的行车荷载节点质量；

33、最后，计算出包含行车荷载节点质量的地震力。

34、本发明有益效果如下：

35、本发明通过分别建立列车行车荷载的通用性表征模型；基于步骤列车行车荷载的通用性表征模型，计算列车荷载作用于桥墩的典型控制性作用力；构建考虑列车行车的地震力计算模型；基于列车荷载作用于桥墩的典型控制性作用力及考虑列车行车的地震力计算模型，计算地震力。进而建立了一套通用、精准、快速的铁路列车行车对地震力影响的计算方法。

36、本发明能够针对交通运输领域的铁路列车行车对地震力影响的计算方法，实现不同类型铁路列车荷载的统一格式表征、控制性工况的快速准确计算以及不同列车行车荷载对地震力影响的准确刻画，用以系统解决准确模拟铁路列车行车对地震力的影响问题。

技术特征：

1.一种铁路列车行车对地震力影响的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种铁路列车行车对地震力影响的计算方法，其特征在于：步骤a建立列车行车荷载的通用性表征模型，具体过程如下：

3.根据权利要求2所述的一种铁路列车行车对地震力影响的计算方法，其特征在于：广泛表征列车荷载的格式规则，具体如下：

4.根据权利要求2所述的一种铁路列车行车对地震力影响的计算方法，其特征在于：用上述格式规则定义不同类型铁路列车的荷载，具体过程如下：

5.根据权利要求1所述的一种铁路列车行车对地震力影响的计算方法，其特征在于：步骤b基于步骤a中列车行车荷载的通用性表征模型，计算列车荷载作用于桥墩的典型控制性作用力，具体过程如下：

6.根据权利要求5所述的一种铁路列车行车对地震力影响的计算方法，其特征在于：在桥墩对应位置的支反力计算过程中，列车从桥梁的左侧运行到右侧，列车行车荷载的通用性表征模型每隔一个间距进行每一个桥墩对应位置的支反力计算。

7.根据权利要求1所述的一种铁路列车行车对地震力影响的计算方法，其特征在于：步骤c构建考虑列车行车的地震力计算模型，具体过程如下：

8.根据权利要求1所述的一种铁路列车行车对地震力影响的计算方法，其特征在于：步骤d基于步骤b中列车荷载作用于桥墩的典型控制性作用力及步骤c中考虑列车行车的地震力计算模型，计算地震力，，具体过程如下：

技术总结
本发明公开了一种铁路列车行车对地震力影响的计算方法，建立列车行车荷载的通用性表征模型；基于列车行车荷载的通用性表征模型，计算列车荷载作用于桥墩的典型制性作用力；构建考虑列车行车的地震力计算模型；基于列车荷载作用于桥墩的典型控制性作用力及考虑列车行车的地震力计算模型，计算地震力。本发明建立了一套通用、精准、快速计算方法。本发明能够针对交通运输领域的铁路列车行车对地震力影响的计算方法，实现不同类型铁路列车荷载的统一格式表征、控制性工况的快速准确计算以及不同列车行车荷载对地震力影响的准确刻画，用以系统解决准确模拟铁路列车行车对地震力的影响问题。

技术研发人员：王雨权,苏伟,廖立坚,李旭,傅安民,刘龙,杨智慧,李京涛,闻济舟,李晓波,张兴华,温旭明
受保护的技术使用者：中国铁路设计集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15