中低速磁浮曲线轨道梁空间应力分析与动力响应

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1、2010年2月第2期城市道桥与防洪桥梁结构23104MPa，泊松比为0．176，抗压标准强度为32．4MPa，表1轨道梁内力计算结果(单位：kN·m)抗拉标准强度2．65MPa。预应力钢束采用1860MPa钢绞线。全桥共设置8个支座(见图3)，其中连接第一跨和第二跨的2个支座采用固定支座，只释放横桥向的转动约束，其余6个支座均采用纵向活动支座，即放松顺桥向的平动约束和横桥向的转动约束。采用弹性连接单元模拟主梁节点与支座节点之间的连接。LTGZ—Z×LTCZ-GD⋯～1～～．‘●r⋯———寸。～一～。一⋯——’—●～～：UGZ—ZXtTGZ～C,O‘．；jI向活j羹支套图3轨道梁支座示意图3

2、轨道梁空间应力分析3．1结构有限元静力分析结果综合考虑恒载(包括结构自重、二期恒载、预应力荷载、收缩徐变和支座不均匀沉降)、列车活载、列车制动力、侧向导向力、小半径约束力、离心力、风荷载和温度影响等作用的各种组合效果，轨道梁在最不利荷载工况(应力最大)下部分内力和应力计算结果分别见表1和表2。由表2和图4可知，轨道梁为全预应力混凝土结构，在运营阶段不出现拉应力。轨道梁压应力分布范围在1．6110．32MPa左右，除边跨支座主梁上缘应力／MPa主梁下缘应力Pa外，压应力主要集中在4．2210．32MPa之间。最chlcb2cb3eb4大压应力出现在第一跨和第三跨跨中附近区域。另外表1中也显示

3、由于弯扭耦合效应，梁体内部存在较大扭矩，主梁内侧受力基本大于外侧，在支座处尤为明显。注：cbl、cb4和cb2、cb3分别为主梁内、外侧上、下端点。图4主梁组合应力图满足竖向挠跨比≤1／3800要求；中跨最大挠度为3．2结构变形计算一2．49mln，挠跨比为2．49／27000=1／10800，满足竖连续梁在列车静活载作用下(见图5)，边跨最向挠跨比≤1／3800的要求。大挠度为一0．9rain，挠跨比为0．9／18000=1／20000，如图6、图7所示梁体在温度、离心力和风力24桥梁结构城市道桥与防洪2010年2月第2期的共同作用下横桥向最大水平挠度0．38mm，小于表3静力分析结果与

4、时程分析结果比较27000／2000=135mm。顺桥向最大水平变形11．48mm，小于(27000+18000)／2000=22．5mm。●1图5静活载作用下主梁的竖向挠度l基JI．_’一1^I1．I_⋯u』f1lIIIhk。HI棚’I’lIl图6横桥向最大水平挠度0．4mm1。图8第一跨跨中挠度时翟曲线图7顺桥向最大水平挠度11．48mm．-’'-．1r1豳I-4轨道梁动力响应分析II1IlI’，婀轨道梁承受的动荷载主要是磁浮列车的活载。整列磁浮试验车车长45m，由前后各一节端车和一节。中间车厢组成。利用MIDAS有限元分析方法施加匀’lf布荷载，以移动的匀布荷载模拟磁浮列车的动荷载。

5、列车通过小半径曲线地段时必须采取限速措施。行车速度的变化引起欠超高，从而产生未被平图9第二跨跨中挠度时程曲线衡的侧向离心加速度。为了保证不影响乘客的舒适度，国际铁路联(uic)和欧美国家一般规定该。-限值不超过0．1g(约lm／s)【。当轨道梁平曲线、n半径风、横坡角、竖曲线半径、纵坡坡度等啊lP‘I．线路设计参数一定时，可根据平曲线半径R【3]得J’■囊。．’到磁浮列车通过曲线时的行车速度。'-．一叭_’I(：鱼!Q：旦塑l'尺^≥If＼os1sinal(1)¨ll一／III_I不考虑纵坡、竖曲线的影响(即=0，Rt，=∞)，通过计算得到磁浮列车通过曲线时限速51．36km／h。图10第

6、三跨跨中挠度时程曲线整列列车通过轨道梁需要7．55S的时间。图8一图13分别为列车通过时磁浮轨道梁的跨中挠度、跨中加速度的时程曲线。从挠度曲线上可以看出，第●●一跨跨中挠度在1．227S时达到最大值0．94mm；II【I_l【L第二跨跨中挠度在4．156S时达到最大值2．57mm；第三跨跨中挠度在6．509S时达到最大值0．62mm。。llⅡ}Il『lr各梁跨中的加速度变化非常明显，4．075S时加速-度最大值达到0．198m／s。表3是对静力分析结果和时程分析结果进行的比较。从对比的结果可以看出，边跨和中跨跨中最大挠度的时程分析的结果要比考虑冲击系数后图11第一跨跨中加速度时程曲线201

7、0年2月第2期城市道桥与防洪桥梁结构25的静力分析结果分别大4．4％和3．2％。5结论llJ_I(I)本中低速磁浮铁路轨道梁为全预应力混_l_l—凝土结构，列车在运营阶段，轨道梁不允许不出现IlflqI1-jr-拉应力，压应力大小满足结构要求。由于弯扭耦合作用，为防止内侧支座出现负反力设置了抗拉支座，措施得当。(2)相对于高速磁浮铁路而言，中低速磁浮铁时间A路的列车活载较小，速度较低，列车通过时轨道梁图12第二跨跨中加速