亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基礎(chǔ)沉降及地震作用對橋梁行駛磁懸浮列車的安全性影響

        2014-10-21 20:04:24李青良秦煜
        建筑工程技術(shù)與設(shè)計 2014年35期
        關(guān)鍵詞:有限元橋梁

        李青良 秦煜

        摘要:本文對基礎(chǔ)沉降和地震作用下多跨橋梁行駛磁懸浮列車的安全性進(jìn)行了研究。在三維非線性有限元分析中考慮導(dǎo)軌不平順、恒定增益調(diào)整的比例積分(PI)控制、磁懸浮導(dǎo)軌與橋梁的相互作用。通過數(shù)值分析得出基礎(chǔ)沉降下列車速度對懸浮間隙稍有影響,但是地震作用下列車速度對間隙基本無影響。當(dāng)初始橫向和豎向電磁力的比值( )增大時,磁懸浮能抵抗更大的地震作用。對于間隙為1cm、承受均勻力的情況,當(dāng) 時,有限元分析結(jié)果表明兩墩的極限豎向沉降差值可達(dá)3cm,橫極限向撓度差值可達(dá)2.2cm。地震荷載作用下,當(dāng) 時,間隙為10cm,最大橫向加速度可達(dá)410 。通過對以上情況分析,可得出電磁懸浮系統(tǒng)(EMS)可以抵抗基礎(chǔ)沉降,電動懸浮系統(tǒng)(EDS)可以同時抵抗基礎(chǔ)沉降和地震作用。

        關(guān)鍵詞:地震動;有限單元法;基礎(chǔ)沉降;磁懸浮列車;比例積分(PI)控制;導(dǎo)軌不平順

        1. 引言

        由于磁懸浮列車具有耗能低、噪音小,與傳統(tǒng)車輪列車相比安全性更高等優(yōu)點,所以它的使用越來越廣泛。此外,不難相信磁懸浮列車的速度最終可達(dá)到500 。對于磁懸浮列車,橋梁結(jié)構(gòu)是最合適的,但是會發(fā)生基礎(chǔ)沉降和地震作用,所以磁懸浮列車、導(dǎo)軌和橋梁之間的相互作用成為從安全性考慮最重要的問題。可以采用有限單元法對它的動力性能進(jìn)行模擬分析。

        例如,Song和Fujino(2008年)建立了三維模型對磁懸浮列車和橋梁的相互作用進(jìn)行了研究,在研究中采用多種改進(jìn)的有限元模型模擬結(jié)構(gòu)構(gòu)件。Yang和yau(2011年)采用交互迭代的方法分析磁懸浮列車在高架導(dǎo)軌上行駛時的動力響應(yīng)。Duan等人(2011年)對磁懸浮交通平臺的大行程線形運動進(jìn)行了發(fā)展,并采用有限元分析對電磁解耦空間分布的設(shè)計方法進(jìn)行了優(yōu)化。Ju等人(2012年)采用有限元方法對磁懸浮列車-橋梁-土間的相互作用進(jìn)行了全方位模擬,在研究中,采用行駛在Timoshenko梁上的列車分析結(jié)果對有限元模型進(jìn)行了驗證。

        已經(jīng)有兩個研究對相關(guān)的地震響應(yīng)進(jìn)行了分析。Yan(2010年)研究證實,當(dāng)受控制的磁懸浮列車行駛的懸浮導(dǎo)軌由于水平地震作用發(fā)生搖動時,出于安全原因,設(shè)置的混合控制器將在規(guī)定的穩(wěn)定范圍內(nèi)對懸浮間隙進(jìn)行調(diào)整,并且能夠降低列車的加速度相應(yīng),提高行駛質(zhì)量。Pan等人(2010年)通過基于水平震動平臺的地震波傳播仿真,對磁懸浮系統(tǒng)的動力響應(yīng)和磁懸浮力進(jìn)行了研究。他們得出結(jié)論橫向穩(wěn)定和懸浮性能與共振頻率5Hz下的激勵幅值和激勵頻率相關(guān)。

        很多研究對基礎(chǔ)沉降和導(dǎo)軌不平順進(jìn)行了研究。Yau(2009年)研究表明懸浮間隙的增大可能會增強列車的響應(yīng),但是對于高速行駛的列車,具有很小間隙,一旦在導(dǎo)梁支座處發(fā)生地面沉降,列車響應(yīng)的擴(kuò)大會很明顯。Lee等人(2009年)發(fā)現(xiàn)列車間隙雖然不受跨長和導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的阻尼比影響,但是受列車速度、摩阻系數(shù),以及導(dǎo)軌變形率影響特別大。Kong等人(2011年)針對行駛在彈性導(dǎo)軌上的磁懸浮列車的動力特性分析建立了計算模型,模型是考慮導(dǎo)軌不平順下的五自由度模型。Ren等人(2010年)同時考慮導(dǎo)軌不平順和磁懸浮列車,采用仿真軟件建立數(shù)值模型對磁懸浮系統(tǒng)的動力特性進(jìn)行分析。Shi等人(2007年)建立了動力模型對高速下電磁懸浮列車和導(dǎo)軌的相互作用進(jìn)行了模擬分析,同時采用這個模型對不平順因素的作用進(jìn)行了分析。Zhao和Zhai(2002年)建立了10自由度模型來分析恒定速度下,行駛在三種類型導(dǎo)軌上的磁懸浮列車。同時,研究也對導(dǎo)軌隨機不平順進(jìn)行了討論研究,在模擬分析列車響應(yīng)和行車舒適度時將此因素也考慮在內(nèi)。

        本文對基礎(chǔ)沉降和地震作用下,在多跨簡支橋梁上行駛磁懸浮列車的安全性進(jìn)行了研究。在非線性有限元中對軌道不平順、車-橋相互作用以及比例積分(PI)控制進(jìn)行考慮。通過有限元模擬分析,擬可得出考慮基礎(chǔ)沉降和地震作用,磁懸浮列車在橋梁高速行駛的安全性能。

        2. 磁懸浮列車與橋梁相互作用的有限元分析

        磁懸浮系統(tǒng)可以分成兩類:(1)EMS系統(tǒng):通過帶有吸引力的電磁力將列車浮起;(2)電動懸浮系統(tǒng)(EDS):通過超導(dǎo)材料的排斥力將列車浮起。兩種系統(tǒng)的間隙完全不同(EMS系統(tǒng)為1cm,EDS系統(tǒng)為10cm)。本文采用有限元分析模型對兩種系統(tǒng)的行駛磁懸浮列車與橋梁相互作用進(jìn)行了分析。

        2.1 磁懸浮列車控制系統(tǒng)

        電磁力是電路電流大小和電磁體與導(dǎo)軌距離的函數(shù)(Shi等人2007年研究;Bittar和Sales等人1998年研究)。

        (1)

        式中:上標(biāo) =當(dāng)前時間;下標(biāo) =第 個磁性車輪, ; =常數(shù)因子。變量 為控制電流, 為懸浮間隙高度,計算如下:

        (2)

        式中: =靜力平衡狀態(tài)下的要求高度; =第 個磁性車輪的豎向位移; =第 個磁性車輪的整體 坐標(biāo); =由第 個磁性車輪產(chǎn)生的梁撓度; =軌道不行順。本文采用的不平順參數(shù)由Au等人(2002年)提出,具體數(shù)值見表1。在靜力平衡狀態(tài),公式(1)初始量:

        (3)

        式中: =控制電流的要求值; =懸浮間隙的要求高度。荷載 為在豎向(浮起方向)或者橫(引導(dǎo)方向)向作用在磁輪上的靜力荷載,它等于磁懸浮列車的重力。Lee等人(2006年)指出懸浮和導(dǎo)向兩個分離型對高速行駛有利,因為它們相互不干擾。由于本文對高速行駛狀態(tài)下磁懸浮進(jìn)行研究,所以應(yīng)該設(shè)置分離型,對懸浮和導(dǎo)向采用同一個控制系統(tǒng)。

        表1 本研究中鐵軌的不平順參數(shù)

        Ju等人采用比例積分、梯形積分法和 方法,獲得了磁懸浮系統(tǒng)反饋控制的緊湊方程如下:

        (4)

        式中: ; ; =磁懸浮線圈初始感應(yīng)系數(shù); =電路線圈電阻; =比例增益; =積分增益; =兩個時間步之間的時間步長度; 。由于在等式(4)的右邊只有一個未知數(shù) ,如果知道最新的懸浮高度,可以計算相應(yīng)的 。然后用 通過公式(1)計算 時間的電磁力 。

        2.2 磁懸浮列車的有限元方程

        Ju等人(2012年)計算了四個自由度( )兩節(jié)點梁單元豎向(z方向)的車輪等效荷載如下:

        (5)

        式中: =兩節(jié)點梁單元z方向移動和y方向轉(zhuǎn)動; =梁單元立方體埃爾米特插值函數(shù)。公式(2)的位移計算如下:

        (6)

        式中: =輪壓處的沿z向位移,沿y方向的力和位移可以用相似的方法計算得到。

        建立行駛磁懸浮列車的模型包含前輪磁力、彈簧阻尼單元、集中質(zhì)量和剛度連接,與真實的高速列車相同(Ju等人2006年研究)。對于彈簧阻尼單元,Kelvin-Voigt單元平行的包含彈簧和阻尼,剛度為 何阻尼 。剛度或者阻尼矩陣計算如下:

        (7)

        式中: =剛度矩陣S的彈簧常數(shù) 或者阻尼矩陣S的阻尼常數(shù);上標(biāo)R和L=分別代表右側(cè)和左側(cè); =主節(jié)點和從屬節(jié)點的坐標(biāo)差。

        下面給出了標(biāo)準(zhǔn)動力方程:

        (8)

        式中: , 和 =是磁懸浮列車與其他單元(例如橋梁和土)的剛度矩陣; =力向量; = 位移向量。這個列車振動的有限元模型已經(jīng)得到了Ju等人(2012年)的驗證。對于基礎(chǔ)沉降和地震荷載,之前解動力方程的方法得到了修正,修正后的方法與標(biāo)準(zhǔn)牛頓-拉普森方法結(jié)合,不需要額外步驟。

        1)如果考慮基礎(chǔ)沉降,應(yīng)進(jìn)行靜力線性有限元分析計算出初始變形,在有限元模型中,在墩底施加一個靜力荷載,墩底與具有六個自由度的彈簧連接來模擬基礎(chǔ),因此發(fā)生沉降時,基礎(chǔ)仍可以發(fā)生變形。

        2)如果考慮地震荷載作用,彈簧可以用來模擬基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動的自由度,然后模擬墩底考慮地面加速度的三維地震變形。

        3)在每一個時間步中,公式(2)用來計算磁輪間隙,同時公式(1)和(4)用來計算當(dāng)前磁輪電磁力,公式(5)用來計算磁輪的等效力向量,然后代入公式(8)中的合力 計算。

        4)通過解方程(8)可以得到每個牛頓-拉普森迭代中的節(jié)點位移。

        5)用當(dāng)前的節(jié)點位移再一次計算合力 ,將新得到的合力 代入下一個牛頓-拉普森迭代中。

        以上步驟只能修正每個磁輪電磁力迭代的合外力向量 ,在牛頓-拉普森方法中,其他步驟與以上步驟相同。

        2.3 對列車-導(dǎo)軌-橋梁和有限元模型的說明

        雖然商業(yè)用途的磁懸浮列車系統(tǒng)相對較少,由于它具有很大的載客能力,世界上推薦使用此技術(shù)的越來越多。因此,將傳統(tǒng)高速列車系統(tǒng)與磁懸浮系統(tǒng)對比具有極高的價值,本文分析的磁懸浮列出與在臺灣運營的SKS-700高速列車(Ju2012年)非常相似。在x軸方向,磁懸浮列車行駛方向具有12節(jié)車廂,z軸負(fù)方向為重力方向。Ren等人(2010年)提出了一個共有16個轉(zhuǎn)變力的最合適的列車簡化模型,因此本文采用這種模擬方式來模擬列車與導(dǎo)軌間的磁懸浮力。圖1是12節(jié)車廂的一節(jié)車廂和橋梁示意圖,每一個車廂具有4個轉(zhuǎn)向架,每一個轉(zhuǎn)向架有4個磁輪。模型采用集中質(zhì)量單元、彈簧阻尼單元、剛性連接作用以及磁輪荷載概念,用集中質(zhì)量單元建立模型。在列車和橋之間采用8個空氣彈簧模擬,對于二系懸掛采用彈簧阻尼單元模擬。在轉(zhuǎn)向架下面是6個彈性彈簧,作為一系懸掛施加,也可以用彈簧阻尼單元模擬。

        圖1 磁懸浮列車的幾何尺寸,采用彈簧阻尼、剛體和集中質(zhì)量的模型

        (M=梁中心節(jié)點;S=磁輪目標(biāo)節(jié)點,作為從屬節(jié)點由主節(jié)點M控制)

        本文研究的磁懸浮的二系懸掛和列車質(zhì)量與Ju(2012年)研究中提到的臺灣高速列車相同。每節(jié)車廂的質(zhì)量是38.9t,每個轉(zhuǎn)向架的質(zhì)量是3t。車廂關(guān)于x軸、y軸和z軸的慣性矩分別為97.2,1470.0和1267.5 ,其中轉(zhuǎn)向架關(guān)于x軸、y軸和z軸的慣性矩分別為2.47,3.69和3.05 。一系懸掛關(guān)于x軸、y軸和z軸的阻尼系數(shù)分別為40 ,剛度系數(shù)為1200 ,二系懸掛關(guān)于x軸、y軸和z軸的阻尼系數(shù)分別為2500,60和20 ,剛度系數(shù)分別為140,140和330 。

        本文研究橋梁是跨徑為30m的一系列簡支梁橋,墩高為9m,樁基礎(chǔ)長60m,墩帽到墩頂間為變截面(圖1)。這個橋梁為鐵路橋梁,列車最大速度為400 。用兩節(jié)點梁單元來模擬橋梁主梁和墩,因為頻率對這些矩陣的影響不大,本文采用頻率為4.8Hz的等效矩陣來模擬橋梁的基礎(chǔ)和土,如表2所示。磁輪單元的目標(biāo)節(jié)點作為從屬節(jié)點布置(圖1中的節(jié)點S),這個節(jié)點由梁節(jié)點控制(圖1中節(jié)點M),在鐵軌方向的梁節(jié)點平均間距為0.625m。圖1中的鋼梁用來模擬簡支在墩帽上的主梁2.5m的偏心。采用Newmark直接積分法和質(zhì)量一致的方法分析計算平距加速度,同時采用前提是對稱超松弛(SSOR)的,共軛的梯度法(Ju 2010年),其中時間長為0.0005s。

        3. 基礎(chǔ)沉降作用下橋梁行駛磁懸浮列車的安全性

        本部分研究了基礎(chǔ)豎向沉降和EMS系統(tǒng)發(fā)生轉(zhuǎn)動下,橋梁行駛磁懸浮列車的安全性。由于EMS系統(tǒng)的間隙遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于EDS系統(tǒng),因此基礎(chǔ)沉降的極限情況從EMS系統(tǒng)分析。

        根據(jù)Shi等人(2007年)研究可以得出,懸浮系統(tǒng)的參數(shù)可以寫成如下形式:懸浮間隙( ),靜力平衡狀態(tài)的電流( ),電路線圈電阻( ),比例增益( )以及PI控制器的積分增益( )分別為0.01m,43A,1 ,0.01和6.0。然后建立由50跨30m簡支梁組成的有限元模型,在第20個墩添加基礎(chǔ)沉降。車速為120 時,每個磁輪的初始橫向荷載為豎向荷載的1/3( )。圖2是圖中點C發(fā)生2.5cm沉降情況下,第20個磁輪經(jīng)過橋墩時的荷載和懸浮間隙長度??紤]導(dǎo)軌不平順,兩跨會有輕微的不平順,但是仍然很穩(wěn)定。在磁輪到達(dá)發(fā)生基礎(chǔ)沉降跨(點B到C)之前,荷載接近靜力恒定列車自重15.6 ,懸浮間隙長度接近初始值0.01m。當(dāng)磁輪經(jīng)過發(fā)生基礎(chǔ)沉降的橋跨時,首先由于沉降作用(點B到點C),荷載值下降直到懸浮間距減小,然后荷載值上升直到懸浮間距增加(點C到點D)。由于B和D兩點的位移的急劇變化,導(dǎo)致B和D點的發(fā)生荷載突變。臨界情況發(fā)生在磁輪在D點時,懸浮間隙達(dá)到最小值,當(dāng)間距值為0時,列車和閘道接觸并發(fā)生破壞。因此,在接下來的分析中,在整個列車行駛距離內(nèi),本文采用最小的懸浮間距長度最為危險指數(shù)進(jìn)行分析,此外,也列出了最大間隙長度的情況作為參考。

        圖2 (a)荷載;(b)發(fā)生2.5cm沉降時,第20個磁輪經(jīng)過橋梁時的懸浮間隙長度

        (橋梁的變形值放大20倍)

        圖3是基礎(chǔ)豎向沉降作用下的最大和最小懸浮間隙變化。由結(jié)果可以得出,考慮導(dǎo)軌不平順的結(jié)果和不考慮的性能基本相同,導(dǎo)軌不平順只對最大豎向懸浮間隙情況又微小影響。同時可以得出兩橋墩的基礎(chǔ)極限豎向沉降之差為0.03m,以現(xiàn)在的施工技術(shù)完全可以解決,如采用深層樁。此外, 的改變對豎向懸浮間隙,不考慮大振動的沿y軸初始間隙對橫向?qū)蜷g隙的影響不明顯。出于簡化目的,在圖中這些結(jié)果未表示出來。Ju(2013年)研究了高速列車行駛在與本文相同橋型上的情況,得出車速為350 時的極限豎向基礎(chǔ)沉降值為0.065m,這個值相比磁懸浮列車的極限值稍大一些。

        圖3 豎向沉降值改變時軌道不平順和橋跨數(shù)目對最大和最小懸浮間隙的影響

        圖4為橋梁基礎(chǔ)繞x軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的相對y軸變形時極端橫向?qū)蜷g隙。因為初始豎向電磁力 應(yīng)該等于列車自重,圖中只給出了橫向電磁力 的變化。在圖 4中,沿橋y軸變形產(chǎn)生的值為0的橫向間隙,會隨著荷載 的增加而增大,當(dāng) 從1/3增大到1時,橋梁極限變形會從0.013m增大到0.002m。此外,軌道不平順對此結(jié)果的影響不明顯,只有當(dāng)由于橋梁基礎(chǔ)繞x軸轉(zhuǎn)動引起的沿y軸變形非常小時,導(dǎo)軌不平順對于橫向?qū)蜷g距變得非常重要。在橋梁基礎(chǔ)繞x軸轉(zhuǎn)動情況下,不會產(chǎn)生豎向懸浮的極限間隙,本文不考慮這部分內(nèi)容。

        圖4 由于繞x軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生y軸變形時,導(dǎo)軌不平順和 對最大最

        小橫向?qū)蜷g隙的影響

        圖5是豎向基礎(chǔ)沉降為0.025m并且存在表1中軌道情況下,列車速度改變對最大最小懸浮間隙的影響。模型沿縱向(x)方向的一階固有頻率在圖中也有表示。從圖5中可以看出,列車速度對豎向懸浮間隙的影響很小,并且當(dāng)列車速度約為77 時,達(dá)到最小值。這是因為橋梁一階固有頻率2.577Hz等于列車在梁跨( )上的速度( )。在這種情況下,列車經(jīng)過點C和點D時不同的變形可以達(dá)到最大值,如圖5所示。因此,磁輪最小的懸浮間隙在如圖2(b)中的點D處。由于這種列車振動只能使點C和點D產(chǎn)生的變形不同很小,所以豎向懸浮間隙值的改變也不大。然而,即使初始間隙很小,比如0.01m,這種情況的影響仍然不能忽視。

        圖5 豎向沉降為0.025m且存在表1中導(dǎo)軌不平順時,列車速度對

        最大最小豎向懸浮間隙的影響

        橋梁一階固有頻率( )與列車荷載主頻( )之間發(fā)生共振( )將會產(chǎn)生很大的振動(Ju和Lin 2008年研究)。如圖1所示,因為列車荷載間距相等為1.5625m,間距 應(yīng)該用來計算該值。高速行駛列車的一階固有頻率往往小于8Hz,因此,引起共振的速度小于12.5 (45 )。因為如此低速引起的共振現(xiàn)象并不嚴(yán)重,所以有限元模擬中不模擬車-橋共振作用。然而,如果列車荷載布置不是等間距的,則車-橋共振就不能忽略,因為這時 應(yīng)該取車廂長度,產(chǎn)生共振的列車速度將達(dá)到運營速度,300到600 。

        4. 地震作用下橋梁行駛磁懸浮列車的安全性

        如圖6所示,采用的地震動最大地面加速度在x、y、z軸方向分別為95、171和37 ,這個地震力造成了2010年4月臺灣高速列車輕微脫軌。脫軌的主要原因是橋梁和地震動之間的共振(參見Ju2012年研究)。因此,本文用此地震力來分析磁懸浮列車抗震性能,可以將車輪列車與磁懸浮列車的極限情況進(jìn)行對比分析。有限元模型中建立115個跨徑為30m的簡支梁,列車可以以120 的速度行駛在橋梁上經(jīng)歷25s的地震作用。根據(jù)Ju等人(2006年)研究,可以用剛度值來模擬基礎(chǔ)和土的轉(zhuǎn)動自由度,然后在墩底用三個轉(zhuǎn)換自由度模擬地震變形,同時施加圖6中的地面加速度。

        圖6 臺灣新華站測得的地震時程[在x軸、y軸和z軸的最大地面加速度分別是95、171和37 ;在墩底(如圖1)施加x、y和z方向的三個轉(zhuǎn)換自由度模擬地震變形]

        本文研究中考慮了導(dǎo)軌不平順系數(shù)、 、初始間隙和連續(xù)的橋跨數(shù)量。由于很小的初始懸浮和導(dǎo)向間隙,比如對于EMS系統(tǒng)1cm,不能夠抵抗合理的地震作用,在數(shù)值模擬中將它們設(shè)為5和10cm,這樣的設(shè)置只適合與EDS系統(tǒng)。本文研究中,對于EDS系統(tǒng)采用同圖1相同的模型,這個模型中磁輪的間距很小。本文基于Yang和Yau(2011年)研究,懸浮系統(tǒng)的參數(shù)選取如下:靜力平衡狀態(tài)的電流( )、電路電阻( ),比例積分控制器中的比例增益( )和積分增益( )分別為25 、1.5 、0.3和2.73。

        圖7為初始懸浮間隙和導(dǎo)向間隙為0.05m,列車速度為120 時,不同地面振動作用下,導(dǎo)軌不平順和 對懸浮和導(dǎo)向間隙的影響,其中從圖6中水平軸可得出地震荷載系數(shù)。由圖7可以看出,導(dǎo)軌不平順對橫向?qū)蜷g隙和豎向懸浮間隙的減小不大。此外,增大 能夠沿y軸承受更大的地面振動,但是沿z軸不可以,因為初始豎向電磁力 不能改變。

        圖7 (a)橫向?qū)к夐g隙;(b)豎向懸浮間隙;初始懸浮間隙和導(dǎo)向間隙為0.05m,不同地面振動作用下,導(dǎo)軌不平順和 對導(dǎo)向和懸浮間隙的影響

        當(dāng)初始間隙從0.05增大到1m時,圖8是與之前同樣的一種現(xiàn)象,唯一不同的是地面振動的容許百分比可以達(dá)到320%,這個值是初始間隙為0.05m時的兩倍。

        圖8 (a)橫向?qū)蜷g隙;(b)豎向懸浮間隙;初始懸浮和導(dǎo)向間隙為0.1m,不同地面振動作用下,導(dǎo)軌不平順和 對導(dǎo)向和懸浮間隙的影響

        圖9所示是初始豎向間隙0.05m,存在導(dǎo)軌不平順,100%地面振動下, 改變對列車間隙的影響。從圖中可以看出,當(dāng) 增大時,橫向?qū)蜷g隙接近初始導(dǎo)向間隙,這意味著列車可以承擔(dān)更大的地震荷載。同時,豎向間隙發(fā)生微小改變時,產(chǎn)生的影響很小。

        圖9 (a)橫向?qū)蜷g隙;(b)豎向懸浮間隙;初始懸浮和導(dǎo)向間隙為0.05m,考慮導(dǎo)軌不平順,100%地面振動作用下,荷載比 改變對導(dǎo)向和懸浮間隙的影響

        圖10所示的是不存在導(dǎo)軌不平順、地面振動百分比為100%且 時,改變一個連續(xù)梁跨徑數(shù)目對性能的影響。從圖中可以看出,由于磁懸浮列車和導(dǎo)軌沒有物理接觸,所以對橫向和豎向間隙都沒有影響。這完全不同于傳統(tǒng)列車,傳統(tǒng)列車受兩跨簡支梁間隙的影響非常大。

        圖10 (a)橫向?qū)蜷g隙;(b)豎向懸浮間隙;100%地面振動作用下(初始間隙0.05m,不存在導(dǎo)軌不平順, ),一個連續(xù)梁跨徑數(shù)目改變對性能的影響

        圖11所示是地面振動百分比為100%, 且存在表1中的導(dǎo)軌不平順情況下,列車速度對最大和最小橫向?qū)蜷g隙的影響。從圖中可以看出,橫向?qū)Ь€間隙的距離幾乎完全依賴于列車速度,這完全不同于傳統(tǒng)車輪列車,傳統(tǒng)列車的脫軌系數(shù)與列車速度的關(guān)系特別大。由于磁懸浮列車沒有直接與導(dǎo)軌接觸,所以列出速度對列車與導(dǎo)軌間距離的影響不是很大,這也是磁懸浮列車的一大優(yōu)勢。

        圖11 100%地面振動作用下(初始間隙0.05m,不存在導(dǎo)軌不平順, ),列車速度對橫向間隙最大最小值的影響

        5. 結(jié)論

        本文采用有限元模型和比例積分控制研究了基礎(chǔ)沉降和地震作用下列車-導(dǎo)軌-橋梁之間的相互作用。同時采用有限元模型研究了橋梁行駛磁懸浮列車的安全性?;诜治鼋Y(jié)果,本文得出以下結(jié)論:

        1)對于橋梁基礎(chǔ)沉降作用,列車速度對豎向懸浮間隙的影響很小,最小值出現(xiàn)在列車速度與橋梁跨徑之比( )等于橋梁縱向固有頻率時,即使初始間隙非常?。ㄐ〉絻H有0.01m),這個情況的影響仍然不能忽略。在發(fā)生豎向沉降或繞x軸轉(zhuǎn)動的位置,導(dǎo)軌不平順對豎向懸浮間隙或者橫向?qū)蜷g隙都無影響,這種情況對地震作用也相同。

        2)對于地震動作用,采用很小的懸浮和導(dǎo)向間隙都不合適,所以本文設(shè)定初始間隙最小為0.05m。在這種情況下,列車速度對橫向?qū)蜷g隙的影響非常大,這與傳統(tǒng)車輪列車完全不同。在車輪列車中,列車速度與脫軌系數(shù)有很大關(guān)系。連續(xù)梁跨徑數(shù)目和x軸方向地面震動的改變對導(dǎo)向和懸浮間隙沒有影響,因為磁懸浮列車和導(dǎo)軌間沒有物理接觸。同時簡支梁的間距對磁懸浮列車無影響,這與傳統(tǒng)列車系統(tǒng)完全不同。

        3)當(dāng)橫向電磁力與豎向電磁力的初始比值( )增大時,橫向?qū)蜷g隙可以承受更大的地震作用,但是對豎向懸浮間隙無影響。因為在平衡時,豎向電磁力等于磁懸浮列車的自重,不會發(fā)生改變。當(dāng)初始比值 增大時,磁懸浮列車能夠承受的最大地面震動由豎向懸浮間隙決定。

        4)對于間隙為1cm,施加在多跨簡支梁上均勻磁懸浮荷載的EMS系統(tǒng),有限元結(jié)果表明兩墩間極限豎向基礎(chǔ)沉降差值可以達(dá)到3cm,當(dāng) 時極限橫向變形可以達(dá)到2.2cm,現(xiàn)有施工技術(shù)可以避免這些情況發(fā)生。EMS系統(tǒng)的初始間隙必須很?。ɡ?cm),所以無法抵抗常規(guī)的地震荷載作用。如果采用具有很小電磁間隙的EDS系統(tǒng)(如圖1所示),當(dāng)間隙為5cm, 時,最大橫向地面加速度可以達(dá)到205 。當(dāng)初始間隙由5cm增加到10cm時,最大地面加速度也將加倍。

        參考文獻(xiàn)

        [1] S. H. Ju, C. C. Leong, Y. S. Ho. Safety of Maglev Trains Moving on Bridges Subject to Foundation Settlements and Earthquakes[J]. Journal of Bridge Engineering, 2014, 19(1) : 91-100.

        編譯者簡介:李青良(1968-),男,高級工程師,1991年畢業(yè)于西南交通大學(xué)橋梁工程專業(yè),工學(xué)學(xué)士

        猜你喜歡
        有限元橋梁
        新型有機玻璃在站臺門的應(yīng)用及有限元分析
        基于有限元的深孔鏜削仿真及分析
        基于有限元模型對踝模擬扭傷機制的探討
        手拉手 共搭愛的橋梁
        句子也需要橋梁
        加固技術(shù)創(chuàng)新,為橋梁健康保駕護(hù)航
        中國公路(2017年11期)2017-07-31 17:56:30
        無人機在橋梁檢測中的應(yīng)用
        中國公路(2017年10期)2017-07-21 14:02:37
        高性能砼在橋梁中的應(yīng)用
        磨削淬硬殘余應(yīng)力的有限元分析
        基于SolidWorks的吸嘴支撐臂有限元分析
        亚洲中文字幕久久精品色老板| 亚洲乱码中文字幕综合久久| 国产福利不卡视频在线| 国产成人精品一区二三区孕妇| 久久99国产精品久久99| 国产成人精品一区二区三区| 精品国产拍国产天天人| 国产精品美女久久久久久久| 精品国产一区二区三区香蕉| 东京热东京道日韩av| 日本在线一区二区三区不卡| 99久久免费国产精品| 好男人日本社区www| 中文字幕一区二区三区乱码不卡 | 国产自拍av在线观看视频 | 激情五月天伊人久久| 精品日韩av专区一区二区| 国产在线一区二区三区香蕉| 亚洲综合色无码| 国产欧美亚洲精品a| 伊人99re| 成人免费无码视频在线网站| 国产一区三区二区视频在线观看 | 激情在线视频一区二区三区| 国产人妖在线视频网站| 日本最新免费二区三区| 自拍偷自拍亚洲精品播放| 国产在线精品亚洲视频在线| 久久一二区女厕偷拍图| 天堂aⅴ无码一区二区三区 | 国产日韩午夜视频在线观看 | 在线女同免费观看网站| 国产av天堂亚洲av刚刚碰| 色avav色av爱avav亚洲色拍 | 女同三级伦理在线观看| 免费无码专区毛片高潮喷水| 天天摸日日摸狠狠添| 亚洲最稳定资源在线观看| 视频一区二区免费在线观看| 日本亚洲视频一区二区三区 | 国产精品综合一区二区三区|