磁悬浮系统梁—墩—基础体系的动力分析

摘要

国外将磁悬浮运行技术应用于现代交通，使其成为高科技地面交通体系的设想和研究已取得了突破性进展。由于磁悬浮列车的导轨与机车之间不存在任何实际的接触，成为“无轮”状态，故其几乎没有轮、轨之间的摩擦，时速高达几百公里。相对于普通轮轨交通，磁悬浮高速列车具有明显的技术优势，有可能成为21世纪地面高速运输新系统。 磁浮列车线路的计算与设计由于它的特殊技术特点而比其他的交通系统更明显地受振动技术特点的影响。磁浮列车线路的动力学特性是影响线路设计的主要因素，同时也与列车行走的平稳性和舒适性有密切关系。 本文从工程设计人员角度出发，对磁悬浮系统的动力特性和动力响应做了分析和探讨。本文的主要工作包括： 1)分析车桥耦合振动理论及研究方法，简化车辆模型，按弹性 Bernoulli-Euler梁和模态分析法建立磁悬浮竖向耦合振动力学模型。 2)论述共同工作原理，结合上海磁悬浮列车工程所使用的轨道梁和下部结构形式，选用合理的桩基模拟，合适的单元类型，建立包括轨道梁、桥墩、基础在内的整体计算模型。 3)对上海磁悬浮列车工程中的标准轨道梁结构进行动力学仿真计算，根据计算结果，得到不同支撑形式下系统动力响应特征和车速对系统动力响应的影响规律。 通过研究，得出如下结论： 1)结构自振频率与结构整体刚度成正比，在计算结构频率及振型时应该将墩与基础的刚度考虑在内。 2)磁浮列车动力系数的变化与跨径关系不大，主要受速度及自身振动特性的影响。列车过桥的临界速度与无量纲常数Vc=V/lvf1有关，当Vc＜0.5时，结构相当于静荷载作用。当0.5＜Vc＜1时，动力系数随速度增大而增大，当Vc=1时达到最大，为1.2。 3)高速列车过桥时，桥墩同样受到冲击作用，应该和梁体一样，考虑动力冲击的作用。 4)桥墩竖向动力响应与轨道梁竖向动力响应相仿，可取相同的动力系数。 5)桥墩横向动力系数远大于竖向动力系数也大于轨道梁的竖向动力系数。列车过桥时对桥墩的横向振动来说也有一个临界车速，墩项位移值在临界车速时达最大。墩顶横向位移动力系数为1.3。 本文为磁悬浮轨道梁的设计提供了一些参考和结论，同时对磁悬浮轨道梁结构的优化设计研究亦起到十分有益的作用。

目录

文摘

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第一章绪论

1.磁悬浮列车的发展状况

2.磁悬浮列车的特点

3.桥梁车辆振动问题研究状况及回顾

4.本文主要工作

参考文献

第二章车-桥振动分析理论与应用

1.引言

2.车桥振动的理论研究

3.车桥振动的模型

4.影响车桥振动的其他因素

参考文献

第三章磁悬浮列车线路竖向耦合振动动力学模型

1.EMS型磁浮列车简介

2.磁浮列车走行参数及系统要求

3.磁浮车辆耦合振动力学模型

参考文献

第四章磁悬浮轨道梁结构概况

1.德国磁浮轨道结构型式

2.上海磁浮轨道结构型式

3.磁浮列车轨道结构技术要求

参考文献

第五章磁浮结构整体分析建模方法

1.引言

2.地基模拟方法

3.整体计算分析方法

4.磁浮系统整体建模

参考文献

第六章磁悬浮结构动力分析

1.不同计算模型自振特性的计算与分析

2.列车过桥轨道梁动力响应

3.列车过桥墩台动力响应

4.本章小结

参考文献

第七章总结与展望

1.全文总结

2.其它

致谢

附录公开发表的论文及参加的科研项目