真空管道磁悬浮列车的承载管道研究

论文摘要

真空管道磁浮列车运输是一种未来交通工具的设想,磁浮列车在管道中行驶可极大减小现有地面交通工具的摩擦阻力和空气阻力,能够实现低耗能、超高速、低噪音等目的,被众多专家视为解决交通运输的终极方案。本文主要根据国内外对真空管道的设想,基于承载-密封分置理论,结合现有的工程技术理论,对地下真空管道磁浮列车系统的构造做出进一步的探讨,包括承载部分、密封层、磁浮方式、轨道等。详细研究了管道的承载部分,承载部分选择采用钢筋混凝土材料,借鉴地下隧道的建设方法和规范,对承载部分的结构和建造等进行分析设计。按照列车行驶时的速度、功耗和空气密度的关系,推算出合理的真空环境参数,然后假设一组合适的地质环境参数,在管道受到气压和岩土两种荷载的情况下,对承载部分进行力学模拟,比较不同真空度时其内力特性。最后,做出承载管道的配筋和检算,结果表明,承载管道能够达到地下隧道检算标准。第一章简要介绍了真空管道磁浮运输的发展历程以及现状；磁悬浮列车的种类和原理。对比传统交通运输工具与真空管道磁浮运输的特点。提出了本文的研究内容。第二章探讨了地下真空管道的构造,比较各种材料做为管道材料的优缺点,介绍了承载—密封分置方案,提出了磁悬浮列车的选择及其轨道布置方案。第三章设定了合理的真空和地质环境参数,对承载管道的结构和建造做出研究设计。第四章首先说明了承载管道的力学分析方法,然后对其进行了内力模拟,比较不同真空度时的内力特性,最后对混凝土管片做配筋和检算。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 真空管道运输系统的发展概况
• 1.1.1 美国真空管道运输发展历程
• 1.1.2 瑞士真空管道运输发展历程
• 1.1.3 我国近年真空管道交通的研究概况
• 1.2 磁悬浮列车技术
• 1.2.1 电磁制磁悬浮列车
• 1.2.2 电动制磁悬浮列车
• 1.2.3 高温超导磁悬浮列车
• 1.2.4 磁阵列磁悬浮列车
• 1.3 真空管道磁悬浮列车的特点
• 1.3.1 真空管道磁悬浮列车的优势
• 1.3.2 真空管道磁悬浮列车的缺点
• 1.4 管道的设计要求
• 1.5 真空管道运输的研究意义
• 1.6 主要研究内容
• 第2章 地下真空管道磁浮列车的基本构造
• 2.1 真空管道的类型及选择
• 2.2 管道中真空度的设置
• 2.3 真空管道的建造材料与其要求
• 2.4 承载-密封分置方案
• 2.5 管道截面大小的探讨
• 2.6 磁悬浮方式的选择及其轨道布置
• 第3章 承载管道的结构设计和建造
• 3.1 设置岩土环境
• 3.2 承载管道的施工方法
• 3.3 承载管道的结构设计
• 3.3.1 承载管道的衬砌
• 3.3.2 管片的几何设计
• 3.3.3 管片的连接与拼装方式
• 3.4 承载管道的防水设计
• 3.4.1 防水标准与方法
• 3.4.2 防水具体措施
• 第4章 承载管道内力模拟及配筋检算
• 4.1 外部荷载的计算
• 4.2 荷载的加载方法
• 4.2.1 真空大气压力的加载
• 4.2.2 岩土主动压力的加载
• 4.2.3 岩土被动抗力的加载
• 4.3 内力模拟
• 4.3.1 真空度0.1%时的管道内力模拟
• 4.3.2 不同真空度的模拟结果对比
• 4.4 配筋计算
• 4.4.1 真空度0.1%最大正弯矩处
• 4.4.2 真空度0.1%最大负弯矩处
• 4.4.3 常压配筋与真空配筋的比较
• 4.5 真空度0.1%时的检算
• 4.5.1 混凝土强度检算
• 4.5.2 裂缝宽度检算
• 4.5.3 抗浮检算
• 结论
• 致谢
• 参考文献