中低速磁浮列车作用下站房结构振动的理论与试验研究

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中低速磁浮作为一种新兴的城市轨道交通形式,有可爬坡度大、曲线通过性好、振动噪声小、安全舒适等优势,在解决城市交通问题中前景广阔。在此背景之下,本文对中低速磁浮列车-轨道梁-站房结构振动理论和试验开展了较为深入的研究。本论文以长沙中低速磁浮交通线路(?)梨站站房为工程背景。首先,总结出针对站房结构、轨道梁和磁浮列车振动舒适性和安全性的相关建议标准。其次,建立了磁浮列车-轨道梁竖向耦合振动分析模型,推导了列车启动(制动)时的运动方程,提出了针对磁浮列车通过和启动(制动)时站房振动的计算方法,并对理论模型进行了试验验证。最后,针对(?)梨站站房在磁浮列车通过和启动工况下,对磁浮列车、轨道梁、站房结构的振动响应进行了详细的分析。得出如下结论:(1)针对站房结构、轨道梁、磁浮列车振动舒适性和安全性,本文在总结国内外规范的基础上,借鉴我国建筑工程国家规范、美国应用技术委员会设计指南以及高速磁浮交通行业相关规范给出了对应的建议标准。(2)将实测值和理论计算值进行对比,验证本文了研制的磁浮列车-轨道梁竖向耦合动力仿真分析程序、站房结构竖向和水平向振动响应求解方法的可靠性和有效性。(3)通过工况下,对磁浮列车-轨道梁进行耦合动力仿真分析,结果表明轨道梁动力性能满足要求,竖向位移和加速度均随车速单调增加或波动增加;磁浮列车振动响应小于限值要求,车体位移和加速度、悬浮间隙波动均随着车速提高而增加;典型车速下站房结构振动响应求解结果表明,站房结构各区域振动响应指标满足限值要求。轨道不平顺计入基础沉降后,磁浮列车、轨道梁和站房结构振动响应均有所增加,但仍满足限值要求。(4)对启动及制动工况简化后,单线启动、双线对向启动和双线同向启动工况下站房振动的分析结果表明:三种工况下站房结构的竖向和水平向振动响应均小于限值;对站台区考察点竖向振动,单线启动工况<对向启动工况<同向启动工况;对轨行区考察点竖向振动,对向启动工况<单线启动工况<同向启动工况;所有考察点水平振动响应,对向启动工况<单线启动工况<同向启动工况;相比竖向振动响应,水平向振动响应较小。
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