于来波 曾海凌 郭雪岩
西南交通大学，四川 成都 610031
摘要：地震广泛分布在我国中西部及沿海断层活动频繁地区，对地面及地下建筑、交通和人民生命财产安全造成重大危险，对于地震作用下高速铁路列车的安全相关研究尤为必要，本文根据已有的物理技术和相似规律，提出地震作用下高速铁路桥梁上列车安全性试验技术，对工程建设的发展和研究有一定借鉴意义。
1 引言
地震是我国常见的一种自然灾害，广泛分布在我国中西部及沿海断层活动频繁地区，地震对地面及地下建筑、交通和人民生命财产安全造成重大危险。我国高速铁路发展速度快，2020年底高铁营业总里程达3.9万公里以上，但尤其需要注重列车运行的平稳性和安全性，因此对于地震作用下高速铁路列车的安全相关研究尤为必要[1-3]。目前，由于地震动的随机性和非平稳性[4]，使用物理试验仍是研究上述方向的重要手段。本文根据已有的物理技术和相似规律，提出地震作用下高速铁路桥梁上列车安全性试验技术，对工程建设的发展和研究有一定借鉴意义。
2 相似理论
物理现象只有在满足一定条件下才能够相似，相似模拟试验的结果只有在满足一定的条件下才能够推广到原型中去，因此相似理论是进行模拟试验的重要基础[5-6]。
由于相似准则是无因次的，故描述相似现象的物理方程可转换成无因次的相似准则方程：
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在试验中，涉及到很多物理量，为研究高速铁路桥梁上列车安全，应当尤为注意列车车体的动力响应规律，而涉及到的参数共有17个独立的物理量，具体如下：几何尺度L；重力加速度g（Cg=1）；粘聚力 c；动弹模E；内摩擦角φ；动泊松比μ ；重度γ；剪切波速Vs； 输入加速度A；持续时间Td；频率ω；角位移θ；线位移s（应保证Cs=CL）；响应速度V；响应加速度a；应力σ；应变ε；
3 试验技术
进行地震模拟试验的主要设备为振动台，目前已经有了较为先进的技术[7]，但仍然有尺寸限制，以重庆交科院的三向六自由度振动台为例，其拥有两个尺寸为6m（长）×3m（宽）台面的台阵，但距离实车模型仍有较大的差距，因此物理模型试验应当按一定比例进行缩小，目前模型与原型相似比为1：10的模型试验已经大量运用，模拟效果较好。
为保证试验的准确性，应当对高速铁路桥梁进行适当的简化，但对于重要构件应当尤为注意其材料性质，以桥墩为例，目前较为常见的手段是使用有机玻璃对其进行模拟，表1中提出了原型简支梁桥为15跨连续布置，20m墩高，32m跨径双线高速铁路CRTS-II型板无砟轨道的简支梁桥模型参数对比。
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针对高速铁路来说，除下部桥梁外还应设计制作好轨道及其附属结构，由于桥梁上主要为无砟轨道，因此应当设计制作轨道、底座板、轨道板和轨下垫板，目前已经有了较为成熟的经验，本文不再赘述。
在对于轨下垫板及扣件的试验模拟时，原型中轨下垫板采用钢材，铁轨和轨下垫板之间的连接采用螺栓紧固件，模型中可采用硬聚氯乙烯（硬PVC），轨下垫板与模型钢轨之间采用螺栓扣件连接，轨下垫板在工厂预制时预留螺栓孔，轨下垫板与轨道板之间的连接通过AB胶强力固结。
在进行列车车辆的模型设计制作时，主要应当关注轮对的踏面曲线，试验中需保证轮对绝对水平，对轮对螺栓进行调整矫正，并用水平尺进行检验。
4 结论
高速铁路桥梁上列车的地震安全性是一项具有重要意义的研究课题，本文主要提出了两个论点：
（1）物理模型试验是研究地震作用下高速铁路桥梁上列车安全性的重要试验手段，应当建立在相似理论之上。
（2）试验技术主要可分为振动台设备、桥梁结构、轨道及其附属结构及列车车辆，应当以适当手段进行简化设计制作。
5 基金支持
[1] 四川省科技计划项目苗子工程，地震作用下高速铁路桥梁上列车运行安全性试验研究，2019JDRC0134.
参考文献
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