地鐵列車引起的地基振動及浮置板減振研究.pdf

1、近幾年來軌道交通的高速發(fā)展引起的環(huán)境振動和路基不均勻沉降問題日益凸顯。過大的環(huán)境振動影響了沿線居民的正常生活，以及沿線一些有精密儀器的實(shí)驗(yàn)室和設(shè)備工廠，另外也可能會破壞沿線的一些不能承受過大振動的歷史性建筑;而列車的長期運(yùn)營后引起的路基不均勻沉降會使振動加劇。所以軌道交通引起的振動問題和沉降問題被越來越多的學(xué)者關(guān)注。
　　本文首先運(yùn)用已有的2.5維有限元方法，引入多層阻尼邊界，通過計(jì)算帶有一定激振頻率移動矩形荷載下土體中的振動響應(yīng)

2、，與半解析解方法進(jìn)行對比，以驗(yàn)證本模型在計(jì)算動靜荷載下場地振動的正確性。
　　之后把列車荷載考慮為移動常荷載，再加以一定的激振頻率來分析不考慮車輛和軌道耦合的情況下單輪荷載通過時(shí)和整車荷載通過時(shí)隧道結(jié)構(gòu)以及周圍土層中的振動響應(yīng)特征。為了表征這一結(jié)果，在地表和土層內(nèi)部分別選擇了若干個(gè)觀察點(diǎn)。分析后發(fā)現(xiàn)列車的速度以及激振頻率對場地中的振動響應(yīng)有著重要的影響。當(dāng)荷載考慮為移動常荷載時(shí)，在地表上引起的豎向位移響應(yīng)范圍較窄，而當(dāng)荷載附加較低

3、激振頻率時(shí)，地表上引起的豎向位移響應(yīng)范圍較廣，如果附加的激振頻率較高時(shí)，那么地表上的豎向位移響應(yīng)范圍又會變窄。
　　為了較真實(shí)有效地模擬列車通過時(shí)引起的振動問題，考慮了軌道的不平順性，并把列車車體和軌道進(jìn)行耦合。輪軌接觸力通過四分之一車體模型來計(jì)算，模型中軌道不平順采用單個(gè)余弦不平順。在此種模型下分析了軌道不平順的波長和幅值以及隧道壁厚和埋深對列車荷載引起的振動響應(yīng)的影響。分析后發(fā)現(xiàn)隧道壁厚對地表振動的影響較小，而隧道埋深和軌道不

4、平順的波長和幅值對地表振動的影響跟列車速度有關(guān)。
　　為了評估浮置板軌道的減振效果，本文進(jìn)一步建立了2.5維浮置板軌道分析模型，模型中浮置板軌道中的鋼軌和軌道板均采用歐拉梁來模擬，扣件和軌道板下鋼彈簧在沿軌道方向進(jìn)行均化處理，并采用彈簧-阻尼系統(tǒng)來模擬。浮置板軌道結(jié)構(gòu)的剛度可通過與下面隧道結(jié)構(gòu)接觸的節(jié)點(diǎn)整合到下面有限單元中。文中首先分析了浮置板軌道的減振特性，然后分析了土層和隧道結(jié)構(gòu)參數(shù)，浮置板軌道參數(shù)（鋼彈簧剛度和浮置板單位長度