高速磁浮大跨度橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)介紹

高速磁浮大跨度橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)同濟大學(xué)橋梁工程系軌道交通橋梁研究室2023年3月17日“十一五”國家科技支撐計劃“高速磁浮交通技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化研究”1引言1磁浮大跨度橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究2高速磁浮跨黃浦江橋梁方案研究3三塔斜拉橋方案介紹4主要內(nèi)容高速磁浮大跨度橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)2引言1高速磁浮大跨度橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)3本課題研究跨越黃浦江的大跨度高速磁浮橋梁關(guān)鍵技術(shù)、主要設(shè)計參數(shù)和設(shè)計指南、可行的技術(shù)方案，為準(zhǔn)備修建的上海浦東機場到虹橋機場磁浮交通線做好必要的技術(shù)準(zhǔn)備。磁浮交通橋梁剛度要求高，變形限值要求非常嚴(yán)格，與道路橋梁和鐵路橋梁相比，有其獨特的技術(shù)要求。1.1概述高速磁浮大跨度橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)41.1概述高速磁浮大跨度橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)磁浮上海機場聯(lián)絡(luò)線沿A15公路南側(cè)跨越黃浦江，大橋位于現(xiàn)有閔浦大橋南側(cè)；考慮施工可行性、減小相互影響為前提，盡量靠近閔浦大橋，減少用地；兩橋中線間距離約85m，橋面凈距約50m；磁浮跨黃浦江橋梁工程5要建造跨越黃浦江的磁浮大跨橋梁，目前沒有現(xiàn)成的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)可循，也沒有已建成的大跨橋梁的經(jīng)驗可供借鑒，磁浮交通大跨橋梁設(shè)計、建造技術(shù)存在著許多人們尚未認(rèn)識且有待研究的東西。因此開展大跨度磁浮橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)的前期研究無論是對上海磁浮交通線的建設(shè)，還是對磁浮交通技術(shù)的發(fā)展與推廣均具有重要的理論意義和工程實際應(yīng)用意義。高速磁浮大跨度橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)1.1概述6磁浮列車是一種利用電磁力實現(xiàn)車輛支撐、牽引和導(dǎo)向的交通運輸工具，其結(jié)構(gòu)形式既具有常規(guī)輪軌接觸式鐵路交通的特點，又有獨特的結(jié)構(gòu)形式和系統(tǒng)工作原理：非接觸式的電磁懸浮、導(dǎo)向系統(tǒng)、非接觸式的牽引和制動。磁懸浮列車沒有傳統(tǒng)火車的車輪，靠巨大的電磁力（吸引力或排斥力）支撐而懸浮在導(dǎo)軌上，運行時除了空氣摩擦阻力外，沒有傳統(tǒng)的輪軌摩擦阻力和其它阻力，能達到傳統(tǒng)陸地交通工具空前未有的速度（時速可達500km／h）。高速磁浮大跨度橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)1.2磁浮交通簡介7磁浮列車?yán)秒姶盼虺饬腋『蛯?dǎo)向車體，采用直線電機牽引列車。按電磁力的產(chǎn)生方式，目前磁浮列車己采用的電磁懸浮模式可分為：永磁懸浮PMS（PermanentMagnetSuspension），代表車型有德國M-bahn；常導(dǎo)電磁懸浮EMS（ElectromagneticSuspension），以可控電磁鐵為主形成磁吸式系列，代表車型有德國Transrapid、日本HSST、韓國Komag，懸浮氣隙穩(wěn)定在8~12mm，最多為20mm（如真空管道列車）；高速磁浮大跨度橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)1.2磁浮交通簡介8超導(dǎo)電動懸浮EDS（ElectrodynamicSuspension）；研究表明，超導(dǎo)磁體具有自身穩(wěn)定調(diào)控能力，其懸浮狀態(tài)的實現(xiàn)一般無需外界控制系統(tǒng)。低速時抬車力小，故車輛加輔助輪，高速時車體可達100～300mm的懸浮高度，代表車型有日本研制的MLU001、MLU002、MLU002N及MLX01型；高溫超導(dǎo)HTS（HighTemperatureSuperconductor）懸浮；（5）混合電磁懸浮，以上四種基本懸浮方式的組合，如PMS與EMS組合。高速磁浮大跨度橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)1.2磁浮交通簡介9高速磁浮大跨度橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)1.2磁浮交通簡介磁浮列車懸浮方式與結(jié)構(gòu)示意圖10高速磁浮大跨跨度橋梁設(shè)計計關(guān)鍵技術(shù)1.2磁浮交通簡介介磁浮列車懸浮方式式與結(jié)構(gòu)示意圖11高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)1.2磁浮交通簡介美國中低速磁懸浮浮車輛概念圖12高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)1.2磁浮交通簡介國防科大CMS-03A工程樣車西西南交大中中低速磁浮列車13高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)1.2磁浮交通簡介日本超導(dǎo)磁懸浮試試驗車上上海磁懸懸浮14高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)1.2磁浮交通簡介德國磁浮列車TR08結(jié)構(gòu)原理圖15目前已修建的磁浮浮交通橋梁的數(shù)量量有限，其結(jié)構(gòu)形形式主要是小跨徑徑的簡支梁，只有有日本山梨試驗線線修建了跨度超百百米的用于超導(dǎo)系系統(tǒng)的尼爾森體系系系桿拱橋，而常常導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的的超百米跨度橋梁梁的建設(shè)在世界上上尚無先例，迄今今為止人們對大跨跨磁浮交通橋梁建建造技術(shù)的認(rèn)識和和實踐均處于初級級階段。高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)1.3磁浮軌道梁簡介16軌道梁的特點可以以概括為以下幾點點:一般均采用高架結(jié)結(jié)構(gòu);以小跨度為主;剛度大、整體性好好;重視改善結(jié)構(gòu)耐久久性，便于檢查、、維修。高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)1.3磁浮軌道梁簡介17高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)1.3磁浮軌道梁簡介德國高速磁浮軌道道梁變遷18常規(guī)的中小跨徑軌軌道梁高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)上海浦東磁浮示范范運營線軌道梁1.3磁浮軌道梁簡介19高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)上海浦東磁浮示范范運營線軌道梁——12.384m預(yù)預(yù)應(yīng)力砼梁1.3磁浮軌道梁簡介常規(guī)的中小跨徑軌軌道梁20高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)上海浦東磁浮示范范運營線軌道梁——2×24.768m鋼砼復(fù)合梁1.3磁浮軌道梁簡介常規(guī)的中小跨徑軌軌道梁21上海線跨越浦東運運河等有通航等級級河道時采用了橋上軌道梁結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)為迭合式體體系。橋上軌道梁梁為6.192m的鋼筋砼板梁，下下部支撐結(jié)構(gòu)為三三跨連續(xù)鋼梁，主主跨跨徑45m。板梁與下部鋼梁梁間采用連接型鋼鋼及高強螺栓、焊焊釘連接。高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)上海浦東磁浮示范范運營線軌道梁——迭合鋼梁橫斷面橋上軌道梁結(jié)構(gòu)1.3磁浮軌道梁簡介22日本山梨實驗線小小形山尼爾森拱橋橋迄今為止，最大跨跨度磁懸浮交通橋橋梁是日本山梨實實驗線上的小形山山橋，該橋為單跨跨、雙線提籃式尼尼爾森體系系桿拱拱橋，跨長為136.5m，拱肋矢高為23m，中距為15m，寬跨比約為1/9,拱肋、系桿以及橋橋面的橫梁均采用用鋼結(jié)構(gòu)，橫梁間間距為15m，與采用輕質(zhì)混凝凝土材料軌道梁為為縱梁組成橋面系系，吊桿采用斜吊吊桿，傾斜角為60度。小形山橋位于山梨梨試驗線的端頭附附近，行車的速度度將小于正常的試試驗運行速度。高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)大跨度磁浮交通橋橋梁1.3磁浮軌道梁簡介23德方建議將帶有高高精度功能面的軌軌面結(jié)構(gòu)架設(shè)在常常規(guī)橋梁結(jié)構(gòu)上(稱其為迭合梁結(jié)構(gòu)構(gòu))，以跨越大的障礙礙。目前適合于磁磁浮列車運行的迭迭合梁結(jié)構(gòu)在國內(nèi)內(nèi)外均無先例，至至今未見有關(guān)該結(jié)結(jié)構(gòu)研究的公開報報道。針對磁浮迭合梁結(jié)結(jié)構(gòu)的研究方法、、需滿足的變形控控制指標(biāo)及限值、、結(jié)構(gòu)型式、變形形影響因素、結(jié)構(gòu)構(gòu)主要設(shè)計參數(shù)合合理取值范圍以及及德方提供的經(jīng)驗驗公式能否滿足磁磁浮迭合梁動力設(shè)設(shè)計等問題都巫待待研究并解決。高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)1.4磁浮大跨度橋梁——迭合梁（梁上梁）結(jié)構(gòu)24高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)磁浮迭合梁由上層層軌面結(jié)構(gòu)、下層層橋梁結(jié)構(gòu)及上下下層連接機構(gòu)三部部分組成，其中，，上層軌面結(jié)構(gòu)，即即軌道梁，提供功能區(qū)的三三個功能面并將功功能區(qū)的受力通過過連接機構(gòu)傳遞給給承重梁；下層橋梁結(jié)構(gòu)（大大跨度橋梁），為上層軌道梁提提供支承，保證列列車的安全、平穩(wěn)穩(wěn)運行；連接機構(gòu)是上下層結(jié)構(gòu)之間間的連接及傳力機機構(gòu)。1.4磁浮大跨度橋梁——迭合梁（梁上梁）結(jié)構(gòu)25高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)1.4磁浮大跨度橋梁——迭合梁（梁上梁）結(jié)構(gòu)26高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)1.4磁浮大跨度橋梁——迭合梁（梁上梁）結(jié)構(gòu)27磁浮大跨度橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究2高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)28高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)2.1高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)研究內(nèi)容跨越黃浦江的磁浮浮大跨度橋梁技術(shù)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求：列車過橋速度不低低于350km/h，并考慮雙線線列車橋上交會的的情況，本課題研究是在在上述標(biāo)準(zhǔn)的前提提下展開的，對更更高的車速（420km/h）只只做一般性的探索索。29大跨度橋梁車橋相相互動力作用以及及變形對列車走行行性影響的機理研研究；大跨度橋梁關(guān)鍵設(shè)設(shè)計參數(shù)限值的研研究；通過設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)研究和橋梁方案案研究，總結(jié)提煉煉磁浮交通大跨度度橋梁設(shè)計指南；；大跨度橋梁主梁伸伸縮縫裝置的研究究；橋梁抗風(fēng)和橫風(fēng)對對列車走行性的影影響。高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)2.1高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)研究內(nèi)容30(1)．大跨度橋梁車橋橋相互動力作用以以及變形對列車走走行性影響的機理理研究；本項研究是后續(xù)研研究的基礎(chǔ)。主要要研究磁浮大跨橋橋梁（梁上梁結(jié)構(gòu)構(gòu)形式）車輛與橋橋梁動力相互作用用機理和大跨橋梁梁變形對列車走行行性影響：如車輛輛過橋時對橋梁激激振力的幅值和主主要作用的頻率；；橋梁變形對列車車走行的影響以及及影響耦合作用的的主要因素等。高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)2.1高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)研究內(nèi)容31高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)研究過程要涉及到到大型計算軟件的的編制，應(yīng)用大型型計算機的仿真計計算模擬車輛過橋橋時車、橋動力響響應(yīng)的狀況，同同時進行一些必要要的既有橋梁的動動力試驗，檢驗所所采用的理論和計計算結(jié)果的正確性性。32在第一部分理論研研究的基礎(chǔ)上，進進一步研究影響磁磁浮橋梁設(shè)計中關(guān)關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)限值值要求的本質(zhì)問題題和限值的依據(jù)，，然后綜合各種影影響因素，分析確確定大跨度橋梁關(guān)關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)限值值。(2).大跨度橋梁關(guān)鍵設(shè)設(shè)計參數(shù)限值的研研究2.1高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)研究內(nèi)容33主要內(nèi)容有：大跨度橋梁主梁的的豎向、橫向撓跨跨比設(shè)計參數(shù)限值值的確定；主梁豎向、橫向梁梁端折角限值的確確定；主梁的扭轉(zhuǎn)變形和和的頻率限值的研研究；主梁動力放大系數(shù)數(shù)及動力響應(yīng)變化化規(guī)律等。高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)34(3).通過設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)研究和橋梁方案案研究，總結(jié)提煉煉磁浮交通大跨度度橋梁設(shè)計指南指南主要內(nèi)容包括括以下幾個部分：：大跨度橋梁的構(gòu)造造要求（包括軌道道梁形式等）；大跨度橋梁的關(guān)鍵鍵設(shè)計參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)；；大跨度橋梁橋梁剛剛度和動力性能檢檢算要求和技術(shù)。。高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)2.1高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)研究內(nèi)容35大跨度橋梁梁端伸伸縮變形較大，導(dǎo)導(dǎo)致主梁梁端、軌軌道梁的移動以及及電磁線圈模數(shù)取取整的問題，甚至至影響電磁作用力力作用的方向，因因此要研究伸縮縫縫處合理構(gòu)造和處處理方法，保證電電磁作用力不受梁梁端變形的影響。。中小跨徑軌道梁由由于伸縮變形小，，不存在這樣的問問題(4).大跨度橋梁主梁伸伸縮縫裝置的研究究高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)2.1高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)研究內(nèi)容36該項研究主要內(nèi)容容包括：輪軌橋梁伸縮縫構(gòu)構(gòu)造的調(diào)研；伸縮縫對磁浮列車車電磁力影響的變變化規(guī)律；磁浮橋梁伸縮縫合合理伸縮量值確定定；保證車輛走行安全全的伸縮構(gòu)造的提提出。高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)37(5).橋梁抗風(fēng)和橫風(fēng)對對列車走行性的影影響研究相鄰橋梁（閔閔浦大橋和擬建磁磁浮交通橋梁）尾尾流效應(yīng)對新建橋橋梁和既有橋梁的的影響。高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)2.1高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)研究內(nèi)容382.2.1.磁浮軌道梁剛度控控制的幾個主要指指標(biāo)主梁豎向撓跨比，橫向撓跨比（控制橋面撓曲變變形程度，保持平平順性）；(2)主梁豎向、橫向最小頻頻率限值（避免產(chǎn)生過大的的動力響應(yīng)）；(3)主梁上方的軌道梁梁梁端最大折角限值。2.2中小跨度磁浮橋梁梁關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)392.2.2磁浮《線路設(shè)計規(guī)范》相關(guān)規(guī)定豎向撓跨比限值：(1)撓跨比：在列車靜活載作用用下：在日溫差荷載作用用下：上緣升溫下緣升溫高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)40橫向撓跨比限值：在橫向靜活載（3.9kN/m)作用下：在日溫差荷載作用用下：高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)41式中：V為車速(m/s)；L為梁跨跨長（m）；f為頻率（Hz）。(2)大跨度主梁最小頻頻率限值磁浮《線路設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：沒有說明對豎向、、橫向或扭轉(zhuǎn)基頻頻適用。高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)42(3)軌道梁梁端最大折折角限值規(guī)定為：單端豎向轉(zhuǎn)角限值值不大于8/10000rad，兩端轉(zhuǎn)角之和限限值不大于16/10000rad；該規(guī)定是列車靜活活載折角最大限值值、還是和溫度荷荷載共同下折角最最大限值，規(guī)范沒沒有明確說明。高速磁浮大跨度橋橋梁設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)術(shù)軌道梁梁端折角示示意43豎向（z方向）橫向（y方向）撓跨比列車引起1/4000撓跨比列車引起1/15000溫度引起-1/6500~1/5400溫度引起1/5800梁端折角（兩側(cè)之和）/(rad/10000)列車引起16梁端折角（兩側(cè)之和）/(rad/10000)列車引起4.5溫度引起-9.7~11.6溫度引起10.8下部結(jié)構(gòu)引起的塑性變形1.7下部結(jié)構(gòu)引起的塑性變形1.7下部結(jié)構(gòu)引起的彈性變形1.7下部結(jié)構(gòu)引起的彈性變形1.7~11.3頻率1.1V/L頻率1.1V/L(4)《線路設(shè)計計基礎(chǔ)》剛度標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)匯總《線路設(shè)計計基礎(chǔ)》剛度標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)匯總高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)44各國高速速鐵路對對梁剛度度的要求求高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)452.3大跨度橋橋梁設(shè)計計關(guān)鍵技技術(shù)初步步研究（1）撓跨比比的確定定首先參考考高速鐵鐵路設(shè)計計：初步步確定撓撓跨比（（f/L=1/1200），擬定定主梁尺尺寸，然然后對各各項其它它指標(biāo)進進行驗算算，通過過不斷試試算，調(diào)調(diào)整修改改撓跨比比，最終終確定合合理值。。磁浮《線路設(shè)計計規(guī)范》只適合于于小跨度度橋梁，，大跨度度橋梁應(yīng)應(yīng)該放松松，但到到底撓跨跨比限值值放松到到何種程程度較為為合適，，需要進進行專題題研究。。高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)2.3.1大跨度橋橋梁設(shè)計計關(guān)鍵參參數(shù)研究究46大跨度鐵鐵路（公公鐵兩用用）橋梁梁撓跨比比高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)47（98+196+504+196+98）m鋼桁斜拉拉橋。鐵路主橋橋按四線線建設(shè)，，其中兩兩線為高高速鐵路路，兩線線為普速速Ⅰ級干線，，橋上層層為公路路六車道道（武漢漢市中環(huán)環(huán)線）。。高速鐵鐵路設(shè)計計旅客列列車行車車速度250km/h，汽車行行車速度度80km/h。高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)天興洲公公鐵兩用用長江大大橋(109.5+192+336+336+192+109.5）m連續(xù)鋼桁桁梁拱橋橋。主橋按六六線建設(shè)設(shè)，其中中兩線為為京滬高高速鐵路路，兩線線為滬漢漢蓉客運運專線，，兩線為為城市軌軌道交通通。本橋橋該跨度度設(shè)計行行車速度度300km/h為世界橋橋梁之最最。南京大勝勝關(guān)長江江大橋48（2）梁端端折角的的確定大、小梁梁跨對于于折角來來說都是是一樣的的，因此此大跨度度橋梁梁梁端折角角限值按按磁浮《線路設(shè)計計基礎(chǔ)》規(guī)定限值值執(zhí)行，，即單端端豎向轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角限值值不大于于8/10000rad。研究表明明：大跨跨度橋梁梁由于主主梁和軌軌道梁是是分開的的，軌道道梁可以以使得橋橋面（行行車面））上的折折角比主主梁上的的折角大大大減小小，而且且軌道梁梁跨度越越小，橋橋面折角角降低得得越顯著著，這和和高速鐵鐵路研究究結(jié)果是是一致的的。高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)49（3）最小頻頻率的確確定理論研究究表明：：磁浮《線路設(shè)計計基礎(chǔ)》中小跨度度頻率限限值f>1.1V/L對大跨度度橋梁是是適用的的。其中：0.5V/L是移動荷荷載過橋橋激振頻頻率，橋橋梁最小小頻率取取1.1V/L，其1.1系數(shù)是使使橋梁基基頻避開開激振頻頻率要求求的頻率率，以免免產(chǎn)生共共振。上述頻率率限值規(guī)規(guī)定：豎豎向基頻頻檢算，，對于橫橫向、扭扭轉(zhuǎn)基頻頻基頻檢檢算有點點牽強附附會。高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)50豎向（z方向）橫向（y方向）梁端折角（兩側(cè)之和）/(rad/10000)軌道梁自身變形引起的折角（列車+溫度）+大跨度橋梁變形引起的軌道梁折角（雙線列車+溫度）16梁端折角（兩側(cè)之和）/(rad/10000)軌道梁自身變形引起的折角（列車+溫度）+大跨度橋梁變形引起的軌道梁折角（雙線列車+溫度）16頻率/Hz1.1V/L頻率/Hz1.1V/L（4).本研究采采用的剛剛度檢算算標(biāo)準(zhǔn)匯匯總高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)51關(guān)于梁端端伸縮縫縫的方案案軌道梁定定子鐵芯芯間的允允許縫隙隙范圍為為43~146mm，因此軌軌道梁的的伸縮長長度受到到限制。。大跨度橋橋梁在溫溫度、風(fēng)風(fēng)荷載影影響等作作用下，，梁的伸伸縮長度度很大，，若不采采取措施施，橋梁梁端部軌軌道梁定定子鐵芯芯間的縫縫隙將無無法滿足足系統(tǒng)要要求。磁浮線路路的大跨跨徑橋梁梁結(jié)構(gòu)與與相鄰軌軌道梁間間需通過過設(shè)計特特殊的伸伸縮裝置置才能滿滿足系統(tǒng)統(tǒng)對定子子鐵芯縫縫寬度的的要求。。高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)2.3.2大跨度橋橋梁主梁梁伸縮縫縫裝置的的研究52關(guān)于梁端端伸縮縫縫的方案案新型伸縮縮裝置的的總體設(shè)設(shè)計思想想是：將大跨橋橋梁的伸伸長、縮縮短量分分?jǐn)偟蕉喽嗥噜忇彉?biāo)準(zhǔn)軌軌道梁上上，使橋橋梁與軌軌道梁間間、軌道道梁與軌軌道梁間間定子鐵鐵芯間隙隙都滿足足系統(tǒng)要要求。需需設(shè)置伸伸縮縫裝裝置的相相鄰軌道道梁的數(shù)數(shù)目根據(jù)據(jù)大跨度度橋梁可可能發(fā)生生的伸縮縮量決定定。如何保證證這若干干道小縫縫的伸縮縮量一致致則是我我們要考考慮的關(guān)關(guān)鍵問題題。高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)53一種可能能的伸縮縮縫裝置置構(gòu)造高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)54由于連桿桿和銷軸軸的聯(lián)動動作用，，斜拉橋橋的伸縮縮量可以以均勻的的分布到到該區(qū)域域內(nèi)的若若干道小小縫，可可以在滿滿足斜拉拉橋總伸伸縮量的的前提下下，保證證軌道梁梁定子鐵鐵芯間的的縫隙在在允許范范圍內(nèi)。。高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)一種可能能的伸縮縮縫裝置置構(gòu)造552.3.3橋梁抗風(fēng)風(fēng)和橫風(fēng)風(fēng)對列車車走行性性的影響響研究相鄰鄰橋梁（（閔浦大大橋和擬擬建磁浮浮交通橋橋梁）尾尾流效應(yīng)應(yīng)對新建建橋梁和和既有橋橋梁的影影響。磁浮上海海機場聯(lián)聯(lián)絡(luò)線沿沿A15公路南側(cè)側(cè)跨越黃黃浦江，，大橋位位于現(xiàn)有有閔浦大大橋南側(cè)側(cè)；考慮施工工可行性性、減小小相互影影響為前前提，盡盡量靠近近閔浦大大橋，減減少用地地；兩橋中線線間距離離約85m，橋面凈凈距約50m；高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)56強風(fēng)、橋橋梁、車車輛耦合合動力效效應(yīng)對列列車走行行性的影影響。磁浮車輛輛質(zhì)量較較輕，在在磁浮列列車高速速通過強強風(fēng)區(qū)時時，強橫橫風(fēng)作用用下勢必必加劇磁磁浮車輛輛與軌道道梁的振振動。懸懸浮電磁磁鐵與軌軌道梁之之間懸浮浮氣隙只只有l(wèi)0mm左右，因因此必須須研究磁磁浮車輛輛過橋的的安全與與乘坐舒舒適度。。研究磁磁浮車輛輛與軌道道梁的氣氣動特性性，強橫橫風(fēng)作用用下的磁磁浮車橋橋動力響響應(yīng)，探探討未來來磁浮交交通跨越越強風(fēng)區(qū)區(qū)的抗風(fēng)風(fēng)分析方方法，對對磁浮交交通的推推廣有重重要實際際意義。。高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)57高速磁浮跨黃浦江橋梁方案研究3高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)583.1高速磁浮浮跨黃浦浦江大橋橋方案橋橋型比選選大跨徑可可能的只只能是拱拱橋、懸懸索橋、、斜拉橋橋三種橋橋型。限制條件件：軟土土地基，，高速磁磁浮對變變形要求求高。高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)59拱橋：已經(jīng)超超越了經(jīng)經(jīng)濟跨徑徑，造價價較高，，而且施施工風(fēng)險險較大，，造型不不協(xié)調(diào)；；懸索橋：在軟土土地基上上修建，，錨碇巨巨大，造造價高。。懸索橋橋變形大大，很難難適應(yīng)磁磁浮列車車的行車車條件；；斜拉橋：在技術(shù)術(shù)上是可可行的，，對軟土土地基有有較強的的適應(yīng)性性，整體體剛度好好。綜上所述述，本橋橋采用斜拉橋方案的可可能性最最大。高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)60結(jié)構(gòu)比選選——主梁混凝土梁梁：自重重大，本本橋跨徑徑過大，，不合適適采用鋼箱梁：：自重較較輕；無無收縮徐徐變影響響；溫度度變形大大；結(jié)構(gòu)構(gòu)剛度較較?。讳摗炷怜B疊合梁：：自重較較重（介介于混凝凝土梁和和鋼箱梁梁之間））；有收收縮徐變變的影響響；溫度度變形小?。唤Y(jié)構(gòu)構(gòu)剛度較較大；鋼桁梁：：結(jié)構(gòu)剛剛度大；；無收縮縮徐變影影響；主主梁高度度大，造造價高。。高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)613.2研究滿足足通航和和行車要要求的大大跨度橋橋梁技術(shù)術(shù)方案主要內(nèi)容容：調(diào)查黃浦浦江上游游通航要要求、主主航道位位置，確確定大跨跨度橋梁梁的橋式式、分孔孔布置。。具體研研究三種種橋式方方案并進進行比選選，確定定大跨度度橋梁各各方案的的總體布布置。三塔斜拉拉橋方案案雙塔斜拉拉橋方案案鋼系桿拱拱橋方案案高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)62（1）三三塔斜斜拉橋方方案主跨跨徑徑約360m。。確定斜斜拉橋橋橋塔形式式、塔梁梁連接方方式，確確定主梁梁的合理理截面形形式，并并考慮以以下三種種主梁結(jié)結(jié)構(gòu)，進進行適用用性，結(jié)結(jié)構(gòu)性能能優(yōu)化比比較。正交異性性鋼橋面面板的鋼鋼箱梁主主梁；混凝土和和鋼結(jié)合合箱型主主梁；鋼桁梁。對每一種種橋跨結(jié)結(jié)構(gòu)，進進行橋梁梁剛度、、動力性性能檢算算，通過過檢算，，改進截截面尺寸寸，進行行結(jié)構(gòu)優(yōu)優(yōu)化，最最后確定定滿足行行車要求求的可行行性方案案。高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)63斜拉橋主主跨跨徑徑約450m。確定其其分孔布布置以及及斜拉橋橋橋塔、、墩身、、基礎(chǔ)、、和適合合的主梁梁的形式式和截面面尺寸。。對雙塔斜斜拉橋方方案進行行剛度和和動力性性能檢算算，通過過檢算，，提出修修改意見見，完善善設(shè)計方方案。高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)（2）雙雙塔斜拉拉橋方案案64（3）鋼鋼系桿拱拱橋方案案研究跨度度450m左右鋼系系桿拱橋橋方案，，確定拱拱橋結(jié)構(gòu)構(gòu)形式和和分孔布布置，研研究平衡衡推力體體系的系系桿結(jié)構(gòu)構(gòu)形式和和位置，，提出兩兩種不同同中承位位置的系系桿拱橋橋方案，，對鋼系系桿拱橋橋方案進進行剛度度和動力力性能檢檢算，并并和斜拉拉橋方案案進行技技術(shù)參數(shù)數(shù)的比較較，研究究拱橋方方案的技技術(shù)性能能的優(yōu)越越性。高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)65（4）各技術(shù)方方案工程程經(jīng)濟性性研究高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)在磁浮列列車過橋橋時速350公公里情況況下，分分析對比比上述各各技術(shù)方方案的經(jīng)經(jīng)濟性。。同時對對優(yōu)秀方方案進一一步分析析更高的的過橋時時速（350～～430km/h）范范圍內(nèi)，，速度高高低對工工程經(jīng)濟濟影響，，通過技技術(shù)方案案的經(jīng)濟濟研究，，建議性性價比高高的合理理方案，，供工程程建設(shè)決決策時參參考。66三塔斜拉橋方案介紹4高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)初步研究究內(nèi)容介介紹——以三塔斜拉拉橋為例例672、橋跨布布置及結(jié)結(jié)構(gòu)選型型總體布置置跨徑布置置為(軌道梁長長度為12.384m)：50+50+62.384+359.136+359.136+62.384+50+50=1043.040m4.1三塔斜拉拉橋計算模型型高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)4.1三塔斜拉拉橋計算模型型69高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)主梁型式式：鋼箱箱梁70高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)主梁型式式：鋼—砼疊合箱箱梁71高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)主梁型式式：鋼桁桁梁72高速磁浮浮大跨度度橋梁剛剛度分析析4.2橫向撓跨跨比計算算主梁在單線列車橫向向荷載作作用下主主跨跨中中產(chǎn)生最最大橫向向撓跨比比見下表表。變形方向方案邊跨1邊跨2邊跨3主跨橫向鋼箱梁方案1/2577601/3705801/410261/9114鋼-砼組合梁方案1/14167201/10498601/1947101/17266鋼桁梁方案1/10838801/12114001/799761/17516不同橋梁梁方案撓撓跨比計計算結(jié)果果73高速磁浮浮大跨度度橋梁剛剛度分析析4.3豎向撓跨跨比計算算根據(jù)雙線列車車靜活載作作用下所所得撓跨跨比見下下表，其其中靜載載作用按按8節(jié)車輛編編組，均均布荷載載（25.6KN/m）考慮，，不計沖沖擊系數(shù)數(shù)。不同橋梁梁方案撓撓跨比計計算結(jié)果果變形方向方案邊跨1邊跨2邊跨3主跨豎向鋼箱梁方案1/104821/171771/92941/986鋼-砼組合梁方案1/162091/233221/99681/1550鋼桁梁方案1/250631/253001/167461/223074靜載和動動載通過過橋梁時時撓曲線線比較（（鋼箱梁梁方案））列車荷載載作用下下，主梁梁位移包包絡(luò)圖高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)75高速磁浮浮大跨度度橋梁設(shè)設(shè)計關(guān)鍵鍵技術(shù)思考：上圖中，，列車動動載通過過橋梁（（三塔斜斜拉橋，，結(jié)構(gòu)對對稱）時時撓曲線線不對稱稱，產(chǎn)生生這種現(xiàn)現(xiàn)象是什什么原因因呢？76高速磁浮浮大跨度度橋梁剛剛度分析析項目主梁一階橫彎頻率（Hz）主梁一階豎彎頻率（Hz）主梁一階扭轉(zhuǎn)頻率（Hz）頻率控制標(biāo)準(zhǔn)1.1V/L=0.2981.1V/L=0.2981.1V/L=0.298鋼箱梁方案0.2860.2471.040鋼-砼組合梁方案0.3000.3431.055鋼桁梁方案0.3150.3661.064不同橋梁梁方案頻頻率計算算結(jié)果4.4頻率檢算算77高速磁浮浮大跨度度橋梁剛剛度分析析滿足fb>1.2V/L時才能將將動力系系數(shù)控制制在1.3以內(nèi)4.4頻率檢算算三個方案案主跨位位移動力力系數(shù)與與車速的的關(guān)系78高速磁浮浮大跨度度橋梁剛剛度分析析鋼箱梁方方案主梁梁一階橫橫向彎曲曲模態(tài)（（0.286Hz）鋼箱梁方方案主梁梁一階豎豎向彎曲曲模態(tài)（（0.247Hz）4.4頻率檢算算79高速磁浮浮大跨度度橋梁剛剛度分析析鋼-砼組合梁梁方案主主梁一階階橫向彎彎曲模態(tài)態(tài)（0.300Hz）鋼-砼組合梁梁方案主主梁一階階豎向彎彎曲模態(tài)態(tài)（0.343Hz）4.4頻率檢算算80高速磁浮浮大跨度度橋梁剛剛度分析析鋼桁梁方方案主梁梁一階橫橫向彎曲曲模態(tài)（（0.315Hz）鋼桁梁方方案主梁梁一階豎豎向彎曲曲模態(tài)（（0.366Hz）4.4頻率檢算算81高速磁浮浮大跨度度橋梁剛剛度分析析列車作用用長度202m均布移動動荷載，，豎向25.6kN/m，橫向3.9kN/m僅計算磁磁浮列車車下軌道道梁梁端端折角（（兩側(cè)之之和）溫度作用用（1）整體升升溫：鋼鋼索+40℃℃，混凝土土橋塔+30℃℃，鋼箱梁梁+35℃℃。（2）整體降降溫：鋼鋼索-30℃℃，混凝土土橋塔-20℃℃，鋼箱梁梁-25℃℃。（3）索梁塔塔溫差：：鋼索±15℃℃。（4）主梁截截面上下下側(cè)溫差差：±15℃℃。（5）主梁截截面左右右側(cè)溫差差：±15℃℃。（6）塔左右右溫差：：±5℃。組合方法法軌道梁自自身變形形引起的的折角+大跨度橋橋梁變形形引起的的折角列車和溫溫度效應(yīng)應(yīng)的組合合系數(shù)均均取為1.04.5軌道梁梁梁端折角角檢算82高速磁浮浮大跨度度橋梁剛剛度分析析豎向折角：單線列車+溫度4.5軌道梁梁梁端折角角檢算（（鋼箱梁梁方案））83高速磁浮浮大跨度度橋梁剛剛度分析析豎向折角包包絡(luò)圖圖：雙線列車+溫度4.5軌道梁梁梁端端折角角檢算算（鋼鋼箱梁梁方案案）84高速磁磁浮大大跨度度橋梁梁剛度度分析析橫向折角包絡(luò)圖圖：雙線列車+溫度4.5軌道梁梁梁端端折角角檢算算（鋼鋼箱梁梁方案案）85高速磁磁浮大大跨度度橋梁梁剛度度分析析豎向折角包包絡(luò)圖圖：單線列車+溫度4.5軌道梁梁梁端端折角角檢算算（鋼鋼-砼組合合梁方方案））86高速磁磁浮大大跨度度橋梁梁剛度度分析析豎向折角包包絡(luò)圖圖：雙線列車+溫度4.5軌道梁梁梁端端折角角檢算算（鋼鋼-砼組合合梁方方案））87高速磁磁浮大大跨度度橋梁梁剛度度分析析橫向折角包包絡(luò)圖圖：雙線列車+溫度4.5軌道梁梁梁端端折角角檢算算（鋼鋼-砼組合合梁方方案））88高速磁磁浮大大跨度度橋梁梁剛度度分析析豎向折角：：單線列車+溫度4.5軌道梁梁梁端端折角角檢算算（鋼鋼桁梁梁方案案）89高速磁磁浮大大跨度度橋梁梁剛度度分析析豎向折角：：雙線列車+溫度4.5軌道梁梁梁端端折角角檢算算（鋼鋼桁梁梁方案案）90高速磁磁浮大大跨度度橋梁梁剛度度分析析橫向折角：：雙線列車+溫度4.5軌道梁梁梁端端折角角檢算算（鋼鋼桁梁梁方案案）91高速磁磁浮大大跨度度橋梁梁剛度度分析析方案溫度作用（mm）雙線列車豎向作用（mm）單線列車縱向作用（mm）鋼箱梁方案（縱向漂?。?3125.98.5鋼—砼組合梁方案3265.01.9鋼桁梁方案3624.71.7不同橋橋梁方方案主主梁梁梁端（（單端端）伸伸縮量量計算算結(jié)果果（溫度度+列車靜靜載））4.6主梁梁梁端伸伸縮量量計算算92高速磁磁浮大大跨度