高速磁浮軌道梁在車輛荷載作用下的振動(dòng)研究.pdf

1、軌道梁是高速磁浮交通系統(tǒng)的主要組成部分。上海線軌道梁的動(dòng)力設(shè)計(jì)主要依照德方提供的經(jīng)驗(yàn)公式，該式對(duì)軌道梁的剛度要求甚高，設(shè)計(jì)和施工的難度較大。隨著磁浮交通的發(fā)展，為滿足跨越河流和城市主干道的需要，軌道梁的跨度必須進(jìn)一步增大，德國(guó)經(jīng)驗(yàn)公式難以滿足開(kāi)發(fā)新型軌道梁的需要。為優(yōu)化現(xiàn)有梁型和開(kāi)發(fā)新型中大跨度梁型，對(duì)軌道梁在車輛荷載作用下的動(dòng)力特性進(jìn)行深入研究是非常必要的。本文以德國(guó)磁浮車輛為原型，建立了包括10自由度車輛模型、電磁鐵模型、軌道梁模型

2、和懸浮控制模型的磁浮車輛-軌道梁耦合振動(dòng)分析模型；分析了磁浮上海線已有梁型的振動(dòng)特性，并與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析，提出了優(yōu)化建議；研制了適用于中等跨度的軌道梁新梁型；在對(duì)已有梁型和本文研制的梁型進(jìn)行大量仿真分析的基礎(chǔ)上，研究了軌道梁振動(dòng)與車輛參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)等之間的關(guān)系規(guī)律。本文完成的主要工作及結(jié)論如下：1.運(yùn)用本文建立的模型和相應(yīng)的計(jì)算程序，分析了上海線單跨簡(jiǎn)支梁和雙跨連續(xù)梁的動(dòng)力特性。結(jié)果表明車速、軌道梁跨度、頻率、阻尼等參數(shù)對(duì)軌

3、道梁的動(dòng)力特性有重要影響。德國(guó)經(jīng)驗(yàn)公式偏于保守，建議在磁浮軌道梁動(dòng)力設(shè)計(jì)中直接控制軌道梁的沖擊系數(shù)和振動(dòng)加速度。2.提出了兩種磁浮中等跨度橋梁方案(三跨連續(xù)梁橋和三跨剛構(gòu)橋)，分析了其在靜活荷載作用下的變形和自振頻率與跨度比、支墩剛度(僅對(duì)剛構(gòu)橋)之間的關(guān)系規(guī)律，得到了兩種橋型的跨度比宜在0.5到0.7之間、剛構(gòu)橋支墩與主跨梁的線剛度比可取2.4等結(jié)論。本文研制的磁浮中等跨度橋梁方案已通過(guò)國(guó)家評(píng)審，成為后續(xù)工程的技術(shù)儲(chǔ)備。3.運(yùn)用本文建

4、立的模型和相應(yīng)的計(jì)算程序，分析了中等跨度橋梁在車輛通過(guò)時(shí)的動(dòng)力特性。研究表明，橋梁振動(dòng)反應(yīng)基本上隨著車速的增加而增加；選擇較小的跨度比是合適的；沖擊系數(shù)和加速度隨著橋梁截面剛度的增加而減小，說(shuō)明增加橋梁截面剛度對(duì)減弱橋梁振動(dòng)的作用是比較直接的。4.沖擊系數(shù)和截面剛度的關(guān)系可以作為確定結(jié)構(gòu)方案所需截面尺寸的依據(jù)之一。在進(jìn)行磁浮軌道梁(橋梁)設(shè)計(jì)時(shí)，建議采用如下方法：先確定剛度要求的上下限，通過(guò)車橋振動(dòng)分析研究上下限范圍內(nèi)剛度對(duì)振動(dòng)反應(yīng)的影