中低速磁悬浮轨排结构动力响应分析.pdf

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1、70低温建筑技术2010年第9期(总第147期)中低速磁悬浮轨排结构动力响应分析周晓璐，高日，黄桂兴(1．北京交通大学。北京100044；2．铁道第三勘察设计研究院。天津300142)【摘要】本文将中低速磁悬浮轨道结构简化为一均匀的具有连续弹性支撑的B—E梁，计算了中低速磁悬浮轨道结构在不同车速条件下的动力响应，与试验段实测数据进行对比，指出了轨道各点的动力响应以及轨道振幅，振动加速度等与车速的关系。【关键词】磁悬浮；动力响应；振幅；an速度【中图分类号】TU391【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2010)09—0070—02中低速磁浮交通的轨道结构不同于普通轮轨交

2、通，磁了车辆荷载以2O，40，45，60，7O以及76km／h的速度通过轨浮轨道的导轨悬挑于轨枕外部，而不是直接铺设在轨枕上，道时的动力响应。车辆载荷表现为分布力的形式，而不是集中力形式。对于2．2计算结果中低速磁悬浮轨排结构的各种静、动力参数如何设计、如何通过有限元分析得到轨道各点的竖向振幅及竖向振动选取还没有成熟的方法以及足够的试验数据，而这些参数加速度。对轨排结构体系的优化设计却至关重要。(1)图2为轨道实测截面的竖向振幅时程计算结果。1轨排结构模型1．1轨枕刚度计算旨f1忽略轨枕支撑的弹性，将导轨简化为两端外伸的简支宝梁作为导轨的弹性支撑。如图所示2为支座间距，f为两端Xh

3、tst,lLxl~外伸间距，令l=al，忽略阻尼和自重影响，如图1所示。趟F．2．6l1．41．8OZ时间，s图2V=60kndh测点竖向振动位移时程图Z从图中可以看出，竖向振动位移在荷载到达该截面之图1轨道结构示意前达到向上的极大值，随后在荷载到达时达到向下的极值，荷载通过该截面阶段，该点在小于向下的位移极值的某一根据结构力学理论，取对称半结构为计算对象，在力值附近做往复运动，直到荷载离开时再次达向下的极大，荷F作用下，B点处的转角0=Fl／ic，其中i=2(e1)是载离开该截面后，位移达到向上的极大，随后在平衡位置附Bc段线冈IJ度'贝0A点的挠度tO=猫Fl3+：，所近做自由

4、振动。(2)对于不同的车速，同一截面的轨道竖向振动加速以在单位荷载作用下，A点的挠度为，根据等效刚度响应趋势大致相同，但峰值大小不等。图3为车速20kin／度的定义，轨枕简化得到的弹簧刚度可以表示为：K=h时轨道中点竖向振动加速度时程图，其他车速下的加速度6El时程与之相仿。f](2+3)。1．2轨道系统简化模型将得到的轨枕的等效刚度作为导轨的弹性支撑，整个轨道系统就简化成为一根均匀且具有连续弹性支撑的B—E梁]，轨道两端自由，弹簧刚度就等于轨枕的等效刚度。2轨排结构动力响应计算分析2。1计算参数51．52．53．54．5建立了轨道系统的模型之后，跟据实际轨道参数建立．时间，8计算

5、模型。轨道全长12m，中间跨轨枕间距为1．2m，边跨轨图3V=20kndh测点竖向振动加速度时程枕间距0．8m，两端外伸0．4m。轨枕简化的弹性支撑的刚度取10。N／m，按轨枕间距布置，承受移动均布荷载。分别计算周晓璐等：中低速磁悬浮轨排结构动力响应分析713轨排结构动力响应试验研究1．5为了进一步了解轨排结构的动力响应，对试验线上的ls<—一一处轨排做了现场动力测试，图4、图5为轨排试验段实测0．5’的导轨竖向振动位移幅值和加速度幅值与车速的关系。。40457o76馏一0．5一、、1．二、．．．一l1P一一}墙／1．一．k一1一1．5一计算结果一计算结果一南侧导轨霾§0．8一南侧

6、导轨一北侧导轨—一北侧导轨图7测点计算与实测竖向振动加速度幅值与车速关系比较塾}{-0．6-0．8实测数据的分析，可以得到以下结论：车速／km·h-i(1)对于计算结果和实测数据而言，导轨竖向动位移一南侧导轨一南侧导轨一北侧导轨一北侧导轨幅值以及加速度幅值均随车速增大而增大，实测动应力与图4实测截面导轨竖向振动位移幅值与车速关系车速关系不明显。(2)轨道的竖向振幅随着行车速度的增加而增大，且：1．5在荷载达到和驶离该处时达到极大值；车辆驶离轨道后轨1___一一二、：．．．：道作自由振动，并由于阻尼的存在振幅逐渐衰减。理0．5／⋯佃覆立0(3)导轨的振动加速度很小，与轮轨列车的轨道加

7、速般＼4045607076-o．5—度(竖向加速度能达到50g)相比J，中低速磁悬浮导轨的竖‘＼＼罨一1向加速度仅为其l％不到。翻1．5(4)轨道的最大竖向位移发生在两端第二跨跨中及车速／km·h两自由端，边跨最小，中间各跨的位移幅值基本相等。一南侧导轨—lI南侧导轨一北侧导轨一北侧导轨(5)通过计算结果和实测数据的对比可知，以轨枕作图5实测截面导轨竖向振动加速度幅值与车速关系为导轨的弹性支撑，将导轨简化为一具有连续弹性支撑的从图中可以看出，导轨相对于梁体的竖向位移随