• ISSN 0258-2724
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中低速磁浮梁轨一体轨道梁钢混接头试验研究

秦世强 黄春雷 龚俊虎 毛羚 王秋萍

秦世强, 黄春雷, 龚俊虎, 毛羚, 王秋萍. 中低速磁浮梁轨一体轨道梁钢混接头试验研究[J]. 西南交通大学学报. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230241
引用本文: 秦世强, 黄春雷, 龚俊虎, 毛羚, 王秋萍. 中低速磁浮梁轨一体轨道梁钢混接头试验研究[J]. 西南交通大学学报. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230241
QIN Shiqiang, HUANG Chunlei, GONG Junhu, MAO Ling, WANG Qiuping. Experimental Study on Steel-Concrete Joint of Integrated Track Beam for Medium and Low Speed Maglev[J]. Journal of Southwest Jiaotong University. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230241
Citation: QIN Shiqiang, HUANG Chunlei, GONG Junhu, MAO Ling, WANG Qiuping. Experimental Study on Steel-Concrete Joint of Integrated Track Beam for Medium and Low Speed Maglev[J]. Journal of Southwest Jiaotong University. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230241

中低速磁浮梁轨一体轨道梁钢混接头试验研究

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20230241
基金项目: 中国铁建股份有限公司科技重大专项经费资助计划(2018-A01)
详细信息
    作者简介:

    秦世强(1987—),男,副教授 ,研究方向为结构健康监测,E-mail:shiqiangqin@whut.edu.cn

  • 中图分类号: U237;U44

Experimental Study on Steel-Concrete Joint of Integrated Track Beam for Medium and Low Speed Maglev

  • 摘要:

    针对中低速磁浮分离式轨道梁建筑高度较大、无法考虑F轨刚度贡献等问题,提出了一种开孔钢板式梁轨一体轨道梁结构,并针对其钢-混结合部的静力性能开展足尺模型试验和有限元仿真计算分析. 首先,介绍了梁轨一体轨道梁工程背景以及钢-混结合部的结构特征;其次,设计了钢-混结合部静载模型试验,测试F轨、钢连接件和混凝土等构件在各级荷载下的应力和位移;最后,建立了钢-混结合部实体有限元模型,并结合试验数据分析了钢-混结合部的受力性能、传力机理以及设计参数影响. 研究结果表明:1) 在1.50倍设计荷载内,钢-混结合部基本处于弹性状态,连接件承载力满足设计要求;荷载继续增大时,F轨的荷载-应力曲线表现出一定的非线性; 5.47倍设计荷载下,混凝土梁体发生开裂破坏. 2) F轨内外磁极位移均较小,钢-混结合部刚度较大;F轨内外磁极位移差在设计荷载下满足设计限值;1.58倍设计荷载下内外磁极位移差达到0.54 mm,开始超过位移差限值;表明钢混结合部刚度的富裕量小于强度,钢连接件应以刚度控制设计. 3) 在正常运营状态,磁浮列车荷载主要由钢连件的钢板承压传递,焊钉与开孔钢板传力比例较小;钢连接件中开孔直径、贯穿钢筋直径对传力影响较小,钢连接件腹板厚度增加使得钢混结合部处传力更加平顺.

     

  • 图 1  轨道梁截面

    Figure 1.  Cross section of track beam

    图 2  应变测点

    Figure 2.  Strain measuring points

    图 3  试验加载图示

    Figure 3.  Diagram of loading

    图 4  混凝土裂缝

    Figure 4.  Concrete beam cracks

    图 5  典型荷载-位移曲线

    Figure 5.  Typical load–displacement curves

    图 6  典型荷载-应力曲线

    Figure 6.  Typical load–stress curves

    图 7  有限元模型

    Figure 7.  Finite element model

    图 8  实测值与计算值对比

    Figure 8.  Comparison of measured and calculated values

    图 9  钢混接头主要构件应力分布

    Figure 9.  Stress distribution of main components of steel-concrete joint

    图 10  荷载传递路径

    Figure 10.  Load transfer path

    表  1  不同开孔钢板厚度下钢混结合部受力

    Table  1.   Force on steel-concrete joint under different thicknesses of perforated steel plate

    开孔钢板
    厚度/mm
    位移最大
    值/mm
    混凝土主拉应力
    最大值/MPa
    混凝土主压应力
    最小值/MPa
    F 轨 Mises 应力
    最大值/MPa
    连接件 Mises 应力
    最大值/MPa
    焊钉 Mises 应力
    最大值/MPa
    钢筋 Mises 应力
    最大值/MPa
    16 0.49 5.40 −5.87 41.66 69.30 8.13 1.52
    20 0.47 5.73 −5.05 41.75 60.83 7.89 1.54
    24 0.45 6.00 −4.30 41.79 55.00 7.92 1.53
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    表  2  不同开孔直径下钢混结合部受力

    Table  2.   Force on steel-concrete joint under different hole diameters

    开孔钢板开孔
    直径/mm
    位移最大
    值/mm
    混凝土主拉应力
    最大值/MPa
    混凝土主压应力
    最小值/MPa
    F 轨 Mises 应力
    最大值/MPa
    连接件 Mises 应力
    最大值/MPa
    焊钉 Mises 应力
    最大值/MPa
    钢筋 Mises 应力
    最大值/MPa
    30 0.47 5.92 −4.95 41.75 60.89 7.92 1.54
    40 0.47 5.73 −5.05 41.75 60.83 7.89 1.54
    50 0.47 5.72 −4.97 41.75 61.09 7.91 1.54
    60 0.47 5.92 −4.94 41.75 60.85 8.03 1.53
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    表  3  不同贯穿钢筋直径下钢混结合部受力

    Table  3.   Force on steel-concrete joint under different diameters of steel bar

    穿孔钢筋
    直径/mm
    位移最大
    值/mm
    混凝土主拉应力
    最大值/MPa
    混凝土主压应力
    最小值/MPa
    F 轨 Mises 应力
    最大值/MPa
    连接件 Mises 应力
    最大值/MPa
    焊钉 Mises 应力
    最大值/MPa
    钢筋 Mises 应力
    最大值/MPa
    16 0.47 5.73 −5.05 41.75 60.83 7.89 1.54
    20 0.47 5.73 −5.05 41.75 60.83 7.89 1.54
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-05-27
  • 修回日期:  2023-11-17
  • 网络出版日期:  2024-04-17

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