无砟轨道高速铁路斜拉桥跨度较大,常采用箱形断面主梁,在桥梁建设和运营过程中涡激振动问题不可忽视。以阜淮高速铁路颍河斜拉桥为工程背景,对主梁断面绕流进行数值模拟以及流固耦合求解,研究主梁断面的气动力参数以及竖向涡振响应。针对可能出现的明显涡振进行气动优化,并分析涡振响应对列车行车稳定性的影响。结果表明在0°、±3°和±5°五种攻角下主梁原始断面均出现了竖向涡振,最大竖向涡振振幅均较小;在+5°攻角下主梁原始断面出现明显的竖向涡振,在检修车轨道内侧加设导流板,可显著减小主梁断面的涡振响应;涡振时最大振幅对应列车行车安全性满足要求。

我国幅员辽阔,铁路运输网密集,部分线路设置在大风区段。随着列车运行速度的不断提高,横风对列车的影响愈发明显,迫切需要研究一种改善列车气动性能的有效措施。基于空气动力学的基本原理,针对不同高度、不同结构形式的风屏障分别建立车-桥-风屏障系统的数值模型,分析建立风屏障前后列车周围流场的变化,研究运行在双线桥梁上的列车受风屏障的影响,探讨风屏障高度、列车运行速度、横风速度以及风屏障形状等不同参数对列车所受气动力的影响。模拟结果表明,风屏障存在一个合理的高度值,过高的风屏障会使列车所受侧向力、升力方向发生改变,导致列车处于过保护状态。

早期铁路桥梁由于跨度小、刚度大,对风不敏感,致使铁路桥梁抗风标准相对比较滞后。但随着中国高速铁路的快速发展,桥梁及大跨度桥梁越来越多,列车速度越来越高,对风越来越敏感,亟需针对铁路桥梁特点建立自身的抗风设计标准。本文从铁路桥梁风速参数、气动干扰效应、风致振动振幅限值和桥上行车安全保障等方面进行探讨,对铁路桥梁相关抗风设计标准制定研究具有指导意义和参考价值。