中低速磁浮车桥耦合动力学是磁浮交通的研究重点,也是实际工程技术中的关键环节。轨排-桥梁结构的振动特性对结构服役性能、运行安全和使用寿命具有重要意义,深入研究中低速车桥耦合动力对轨排-桥梁振动特性和结构运营维护的影响也有工程价值。本文以中低速磁浮工程线路为研究背景,结合轨排-桥梁结构的现场试验和中低速磁浮车桥耦合动力学模型,研究了轨排-桥梁结构的自振特性,分析了磁浮车桥耦合动力学性能,探究了列车运行下轨排-桥梁结构的动力特性。本文主要研究工作如下:(1)中低速磁浮轨排振动特性试验研究以实际工程线路为研究背景,开展了模态锤击试验和实车测试。研究显示,在锚固螺栓拧紧时F轨自振频率分布在70Hz-120Hz之间;锚固螺栓的松动使得F轨第一阶垂向自振频率由73.40Hz下降到69.84Hz;锚固螺栓松动导致钢轨枕第一阶垂向自振频率由79.44Hz降低到64.33Hz;当空载列车以70km/h通过轨排结构时,锚固螺栓的松动使得F轨垂向加速度由约4m/s~2增加到约5m/s~2。锚固螺栓的松动放大了F轨的振动,更使轨排结构的动力响应增大。(2)轨排-桥梁结构振动特性分析依据线路工程结构,运用有限元分析软件建立了轨排-桥梁有限元模型,分析轨排-桥梁结构的振动特性得到:锚固螺栓拧紧情况下,桥梁结构的一、二阶垂向自振频率分别为4.801Hz和17.878Hz;锚固螺栓松动使得轨排一阶垂向自振频率由46.431Hz下降为36.926Hz;松动的锚固螺栓使轨排的敏感频率由45.82Hz降低到36.28Hz;外侧F轨的响应频率较内侧低41.41%;外侧轨排结构对低频荷载更加敏感。(3)中低速磁浮车桥耦合动力学模型结合中低速磁浮车桥结构特点,综合多刚体动力学、结构动力学和控制理论建立了中低速磁浮车桥耦合动力学模型,运用龙格-库塔法求解车桥状态空间方程,研究得到:单个电磁铁电磁力模拟为4个最能反应车辆电磁力分布情况;随着简支梁一阶自振频率的降低,简支梁动力响应和悬浮间隙的波动越大;较轻车(23t)相比,磁浮列车以重车(35t)通过简支梁时简支梁的动力响应增大;随着车速增加,车辆、桥梁和控制系统的振动响应呈增长趋势。(4)列车运行对轨排-桥梁振动特性分析结合中低速磁浮车桥耦合动力学模型的研究,分析了列车作用下轨排-桥梁结构的振动特征,研究得到:F轨在12m跨中位置较简支梁24m跨中位置更能反应F轨振动特性;随着F轨接缝刚度减小,接缝处振动位移和加速度增大;车辆经过时,外侧F轨较内侧F轨垂向位移平均增加22.53%;随着车辆荷载自上至下的传递,箱梁的动力响应在整体桥梁系统动力中最小;随着锚固螺栓刚度的降低,F轨振动明显加剧,但下部承轨梁、简支箱梁动力响应变化不大,轨排吸收了车辆带来的荷载冲击能量。