基于多體動力學(xué)和有限元法的地鐵環(huán)境振動仿真分析.pdf

1、隨著城鎮(zhèn)化進程加快，城市交通日趨嚴重的擁堵問題開始進入人們視野，我國已進入地鐵時代，地鐵作為解決交通問題的高效手段，地鐵得到了大量的建設(shè)和發(fā)展，伴隨著地鐵引起的地基振動和建筑物的振動以及相關(guān)的隔振、減振研究也成為關(guān)注焦點。本文闡述了國內(nèi)外關(guān)于地下鐵路誘發(fā)的地面地面振動和建筑物振動相關(guān)研究成果和現(xiàn)狀。系統(tǒng)的研究了車輛-軌道的耦合下復(fù)合不平順引起的環(huán)境振動，尤其是帶樁結(jié)構(gòu)的建筑物振動的產(chǎn)生機理和傳播規(guī)律，取得了如下幾個方面的成果：
　

2、　1.車輛-軌道-隧道-土體-樁基礎(chǔ)-建筑物是個整體系統(tǒng)，系統(tǒng)之間存在高度復(fù)雜的非線性的相互作用，為了探究他們之間的傳播規(guī)律，使用多體動力學(xué)和有限元聯(lián)合仿真的方法，建立三維仿真模型，聯(lián)合仿真計算。各子系統(tǒng)之間通過位移和力的耦合。并與相關(guān)文獻結(jié)果進行了對比驗證，證明了該方法在計算鐵路環(huán)境振動中具有精度高、頻域準、計算效率高的優(yōu)點。
　　2.為了有效探究地鐵對于環(huán)境的振動，需要在事先測試環(huán)境固有背景振動，得到一個沒有地鐵荷載下的環(huán)境振

3、動測試數(shù)據(jù)，對于地鐵運營后環(huán)境振動影響的預(yù)測、實測有必要意義。通過測試，可以得到汽車、人行等背景振動因素的貢獻數(shù)量級和頻率分布。
　　3.驗證了聯(lián)合仿真的正確性?？紤]目前暫不能直接測量南昌在建地鐵環(huán)境中建筑物的振動，以南昌地鐵1號線路下穿的十層框剪建筑物少年宮為背景，建立和實際工程一致的土體參數(shù)，使用UM-ANSYS剛?cè)崧?lián)合仿真方法，并研究樁的影響，得到了相應(yīng)的規(guī)律，探究地鐵誘發(fā)環(huán)境振動的主要影響因素。仿真結(jié)果表明，不同土質(zhì)條件下

4、，地面振動衰減規(guī)律大致相同，豎向振動中，振動的衰減曲線以距隧道中心的距離有關(guān)，而水平振動則也是存在隨距離衰減的變化，在20-30米范圍內(nèi)水平振動幅值達到最高點，進而衰減；
　　4.建立南昌地鐵實際工程參數(shù)一致的車輛-軌道-隧道-土體-樁基礎(chǔ)-建筑物三維耦合模型，本文首次采用聯(lián)合仿真方法，求解建筑物的振動。計算發(fā)現(xiàn)建筑物超出國家規(guī)定的振動規(guī)范。建議采用內(nèi)置式鋼彈簧浮置板軌道或者梯型軌道進行減振。并對不同的軌道板的減振效果進行了對比分