中速磁浮轨道梁在日照温度下的变形及其对耦合振动的影响
发布时间：2021-08-24 10:15
中速磁浮交通具有噪声低、振动小、安全舒适、爬坡能力强、转弯半径小、选线灵活、占地面积小等显著优点,具有广阔的应用前景。目前国内尚没有时速200公里左右的中速磁浮工程实例,且缺乏相应规范,选定合理的轨道梁结构形式是磁浮系统安全性与经济性的重要保证。挠跨比与基频是轨道梁的两个关键控制参数,本文通过总结各国不同规范对轨道梁挠跨比和基频的限值,确定了跨度为L的轨道梁在列车静荷载作用下的挠度应小于L/3800,基频应大于90/L的限制。基于上述限值并结合综合经济评价拟定了跨度25m的单线和双线轨道梁结构形式。温差变形是导致轨道梁变形、影响行车安全性和乘车舒适性的重要因素,现有规范对轨道梁温度梯度的规定是以单室箱梁为基础的,双线的双室箱梁温度分布规律与其是否具有相似性以及在进行设计时能否直接采用尚不明确。本文基于传热学相关理论并结合上海夏季气温气象参数,利用ANSYS分析了两种轨道梁在一天内的温度变化情况,得到了轨道梁的最不利温度梯度曲线及其在温度梯度下的变形,结果表明温度梯度与规范模式不一致,规范温度梯度下轨道梁的变形更大。为了研究温度变形对磁浮列车—轨道梁耦合振动的影响,运用编写的MATHEM...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
种悬浮方式c)电动悬浮[1]
上海交通大学硕士学位论文4除了高温超导MLX磁浮系统，日本还对HSST中低速磁浮技术进行了大量研究，与MLX磁浮系统与不同，其采用的是磁吸式电磁悬浮(EMS)原理，其主要通过上方的F轨与车载电磁铁之间的电磁力来使列车悬浮，当列车运行方向偏离中心线时，F轨与U形轨之间形成错位，两者之间的电磁力竖向分量用来保证列车悬浮，水平分量来使列车向中心线移动[1]，如图1-2所示。图1-2HSST导向原理Fig.1-2GuidingprincipleofHSST日本HSST系统的大致经历了如下发展过程[1]：1974年，小车悬浮试验成功。1975年，成功研制出采用直线感应电机SLIM驱动方式的HSST-01，并先后在横滨和川崎进行试验，当速度达到200km/h时可以点燃火箭驱动。1976年，成功研制出HSST-02，其最高运行速度约100km/h。1978年，HSST-01在川崎东扇岛上的试验速度达到307.8km/h，超过车辆的设计速度300km/h。1979年，在不依靠火箭驱动的情况下，HSST-01的试验速度达到236.8km/h。1983年，成功研制出更大尺寸的磁浮试验车HSST-03，并在两年后的筑波科技博览会上展出。1986年，改进后的HSST-03在温哥华展出，展出时运行速度达到40km/h。1987年，成功研制出HSST-04，与前面的车型不同，此车环保T形轨道梁运行。1988年，HSST-04在琦玉国际博览会展出，其运行速度达40km/h。1989年，HSST-05在横滨国际博览会上展出，该车是未来时速达200km/h的原型车，因此有时也被称作HSST-201。1990年，日本对HSST系统与德国TR系统进行评估，表明两者均接近实用，并成功研制HSST-100磁浮车辆。1991年，日本在名古屋建成大江试验线，同年，HSST-100S开始在大江线上运
上海交通大学硕士学位论文15台，试验线上列车最大设计运行速度为100km/h，最小曲线半径为50m，曲线最大通过速度为50km/h，最大坡度为70‰，最小竖曲线半径为1500m，正线长度为1.573km。该试验线包含一座特大桥，一座中桥和一座道岔桥梁，线路的简支梁为20m跨度，20m简支梁的跨中截面尺寸如下图2-1所示[37]，轨道梁截面高1.55m，顶底板以及左右腹板均为0.22m，下底面宽度为1.13m。经计算，截面的竖向惯性矩I=0.303m4，截面积A=1.083m2。图2-1株洲机厂线跨中截面图Fig.2-1CrosssectiondiagramofZhuzhoumachineryplantline2.4.2青城山磁浮试验线青城山磁浮试验线位于四川省都江堰市青城山，线路全长420m，全部为高架结构，该线路兼具科研、交通观光等多重功能。青城山磁浮轨道梁采用单线改价形式，列车荷载设计值为20kN/m，最小平曲线半径为250m，最小竖曲线半径为1500m，线路最大纵坡为60‰，列车运行速度为60km/h。轨道梁为先张预应力混凝土构件，跨度为11.94m，其截面尺寸如下所示[47]：轨道梁高度为1m，上顶面宽度为1.22m，下底面宽度为1.3m，左右腹板宽度为0.2m，经计算，轨道梁的抗弯惯性矩为I=0.0564m4，截面积A=0.625m2，其截面如图2-2所示。图2-2青城山磁浮线跨中截面图Fig.2-2CrossSectionMapofMaglevLineinQingchengMountain
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土单箱双室磁浮轨道梁的日照温度场分布研究[J]. 邹波,滕念管. 铁道标准设计. 2019(04)
[2]某中低速磁浮试验线桥梁总体设计[J]. 张文斌,文功启. 铁道标准设计. 2019(06)
[3]长沙中低速磁悬浮轨道梁制造技术研究[J]. 刘延龙. 铁道建筑技术. 2017(09)
[4]基于ANSYS软件的混凝土薄壁箱梁日照温度场有限元分析[J]. 谢鹏,宋志仕. 公路工程. 2017(02)
[5]F轨对中低速磁浮列车-桥梁系统竖向耦合振动的影响研究[J]. 李小珍,王党雄,耿杰,张迅,刘德军. 土木工程学报. 2017(04)
[6]中低速磁浮交通的技术经济性分析[J]. 肖飞. 铁道工程学报. 2017(03)
[7]基于气象参数的混凝土结构日照温度作用分析[J]. 肖建庄,宋志文,赵勇,钱岳红. 土木工程学报. 2010(04)
[8]国内外规范的混凝土桥梁截面竖向温度梯度模式比较[J]. 杨佐,赵勇,苏小卒. 结构工程师. 2010(01)
[9]中低速磁浮交通唐山试验线工程实践及设计反思[J]. 张佩竹. 铁道标准设计. 2009(11)
[10]中低速磁浮轨道梁刚度限值初探[J]. 陶兴,肖杰. 中国市政工程. 2007(S2)
博士论文
[1]磁浮列车车轨耦合振动分析及试验研究[D]. 梁鑫.西南交通大学 2015
[2]寒区大跨径混凝土箱梁桥温度场及温度效应分析[D]. 聂玉东.哈尔滨工业大学 2013
[3]高速磁浮轨道梁在车辆荷载作用下的振动研究[D]. 滕延锋.上海交通大学 2008
[4]混凝土桥梁结构日照温度效应理论及应用研究[D]. 彭友松.西南交通大学 2007
硕士论文
[1]中低速磁浮车辆—轨道—桥梁耦合振动仿真分析[D]. 任晓博.西南交通大学 2018
[2]徐变及温度效应对中低速磁浮大跨连续梁车桥耦合振动的影响[D]. 洪沁烨.西南交通大学 2016
[3]中低速磁浮轨道梁关键技术研究[D]. 王理达.西南交通大学 2014
[4]混凝土箱梁温度场与温度效应有限元分析[D]. 陈泗瑶.重庆大学 2014
[5]混凝土连续梁桥温度效应分析及应用研究[D]. 周焱.中南大学 2013
[6]中低速磁浮车辆系统动力学性能研究[D]. 邓小星.西南交通大学 2009
[7]混凝土连续箱梁桥温度场及温度效应分析[D]. 蔡恒.西南交通大学 2009
[8]箱梁温度场及其效应分析[D]. 徐钢.同济大学 2008
本文编号：3359799
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
种悬浮方式c)电动悬浮[1]
上海交通大学硕士学位论文4除了高温超导MLX磁浮系统，日本还对HSST中低速磁浮技术进行了大量研究，与MLX磁浮系统与不同，其采用的是磁吸式电磁悬浮(EMS)原理，其主要通过上方的F轨与车载电磁铁之间的电磁力来使列车悬浮，当列车运行方向偏离中心线时，F轨与U形轨之间形成错位，两者之间的电磁力竖向分量用来保证列车悬浮，水平分量来使列车向中心线移动[1]，如图1-2所示。图1-2HSST导向原理Fig.1-2GuidingprincipleofHSST日本HSST系统的大致经历了如下发展过程[1]：1974年，小车悬浮试验成功。1975年，成功研制出采用直线感应电机SLIM驱动方式的HSST-01，并先后在横滨和川崎进行试验，当速度达到200km/h时可以点燃火箭驱动。1976年，成功研制出HSST-02，其最高运行速度约100km/h。1978年，HSST-01在川崎东扇岛上的试验速度达到307.8km/h，超过车辆的设计速度300km/h。1979年，在不依靠火箭驱动的情况下，HSST-01的试验速度达到236.8km/h。1983年，成功研制出更大尺寸的磁浮试验车HSST-03，并在两年后的筑波科技博览会上展出。1986年，改进后的HSST-03在温哥华展出，展出时运行速度达到40km/h。1987年，成功研制出HSST-04，与前面的车型不同，此车环保T形轨道梁运行。1988年，HSST-04在琦玉国际博览会展出，其运行速度达40km/h。1989年，HSST-05在横滨国际博览会上展出，该车是未来时速达200km/h的原型车，因此有时也被称作HSST-201。1990年，日本对HSST系统与德国TR系统进行评估，表明两者均接近实用，并成功研制HSST-100磁浮车辆。1991年，日本在名古屋建成大江试验线，同年，HSST-100S开始在大江线上运
上海交通大学硕士学位论文15台，试验线上列车最大设计运行速度为100km/h，最小曲线半径为50m，曲线最大通过速度为50km/h，最大坡度为70‰，最小竖曲线半径为1500m，正线长度为1.573km。该试验线包含一座特大桥，一座中桥和一座道岔桥梁，线路的简支梁为20m跨度，20m简支梁的跨中截面尺寸如下图2-1所示[37]，轨道梁截面高1.55m，顶底板以及左右腹板均为0.22m，下底面宽度为1.13m。经计算，截面的竖向惯性矩I=0.303m4，截面积A=1.083m2。图2-1株洲机厂线跨中截面图Fig.2-1CrosssectiondiagramofZhuzhoumachineryplantline2.4.2青城山磁浮试验线青城山磁浮试验线位于四川省都江堰市青城山，线路全长420m，全部为高架结构，该线路兼具科研、交通观光等多重功能。青城山磁浮轨道梁采用单线改价形式，列车荷载设计值为20kN/m，最小平曲线半径为250m，最小竖曲线半径为1500m，线路最大纵坡为60‰，列车运行速度为60km/h。轨道梁为先张预应力混凝土构件，跨度为11.94m，其截面尺寸如下所示[47]：轨道梁高度为1m，上顶面宽度为1.22m，下底面宽度为1.3m，左右腹板宽度为0.2m，经计算，轨道梁的抗弯惯性矩为I=0.0564m4，截面积A=0.625m2，其截面如图2-2所示。图2-2青城山磁浮线跨中截面图Fig.2-2CrossSectionMapofMaglevLineinQingchengMountain
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土单箱双室磁浮轨道梁的日照温度场分布研究[J]. 邹波,滕念管. 铁道标准设计. 2019(04)
[2]某中低速磁浮试验线桥梁总体设计[J]. 张文斌,文功启. 铁道标准设计. 2019(06)
[3]长沙中低速磁悬浮轨道梁制造技术研究[J]. 刘延龙. 铁道建筑技术. 2017(09)
[4]基于ANSYS软件的混凝土薄壁箱梁日照温度场有限元分析[J]. 谢鹏,宋志仕. 公路工程. 2017(02)
[5]F轨对中低速磁浮列车-桥梁系统竖向耦合振动的影响研究[J]. 李小珍,王党雄,耿杰,张迅,刘德军. 土木工程学报. 2017(04)
[6]中低速磁浮交通的技术经济性分析[J]. 肖飞. 铁道工程学报. 2017(03)
[7]基于气象参数的混凝土结构日照温度作用分析[J]. 肖建庄,宋志文,赵勇,钱岳红. 土木工程学报. 2010(04)
[8]国内外规范的混凝土桥梁截面竖向温度梯度模式比较[J]. 杨佐,赵勇,苏小卒. 结构工程师. 2010(01)
[9]中低速磁浮交通唐山试验线工程实践及设计反思[J]. 张佩竹. 铁道标准设计. 2009(11)
[10]中低速磁浮轨道梁刚度限值初探[J]. 陶兴,肖杰. 中国市政工程. 2007(S2)
博士论文
[1]磁浮列车车轨耦合振动分析及试验研究[D]. 梁鑫.西南交通大学 2015
[2]寒区大跨径混凝土箱梁桥温度场及温度效应分析[D]. 聂玉东.哈尔滨工业大学 2013
[3]高速磁浮轨道梁在车辆荷载作用下的振动研究[D]. 滕延锋.上海交通大学 2008
[4]混凝土桥梁结构日照温度效应理论及应用研究[D]. 彭友松.西南交通大学 2007
硕士论文
[1]中低速磁浮车辆—轨道—桥梁耦合振动仿真分析[D]. 任晓博.西南交通大学 2018
[2]徐变及温度效应对中低速磁浮大跨连续梁车桥耦合振动的影响[D]. 洪沁烨.西南交通大学 2016
[3]中低速磁浮轨道梁关键技术研究[D]. 王理达.西南交通大学 2014
[4]混凝土箱梁温度场与温度效应有限元分析[D]. 陈泗瑶.重庆大学 2014
[5]混凝土连续梁桥温度效应分析及应用研究[D]. 周焱.中南大学 2013
[6]中低速磁浮车辆系统动力学性能研究[D]. 邓小星.西南交通大学 2009
[7]混凝土连续箱梁桥温度场及温度效应分析[D]. 蔡恒.西南交通大学 2009
[8]箱梁温度场及其效应分析[D]. 徐钢.同济大学 2008
本文编号：3359799
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