解析-波數(shù)有限元混合模型分析地面高速軌道誘發(fā)的大地振動(dòng).pdf

1、本文在總結(jié)國內(nèi)外研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合波數(shù)有限元方法和解析的波數(shù)-頻率域方法的優(yōu)點(diǎn)，建立了車輛-軌道-路基-大地系統(tǒng)耦合模型，分析了軌道各部件參數(shù)變化對(duì)軌道整體剛度的影響，探討了有砟軌道臨界速度的影響因素，并對(duì)諧波不平順影響下的軌道響應(yīng)進(jìn)行了初步的研究，其主要的研究結(jié)論總結(jié)有如下幾點(diǎn)：
　?。?）軌道結(jié)構(gòu)剛度曲線在低頻段（0～第三階動(dòng)剛度峰值頻率）存在三個(gè)自振頻率及三個(gè)動(dòng)剛度峰值頻率。在第三階動(dòng)剛度峰值頻率～100Hz的高頻段內(nèi)，

2、隨著頻率的升高，軌道剛度不斷減小；地基和基床底層彈性模量僅影響低頻段的軌道剛度變化。隨著地基和基床底層彈性模量的增加，三個(gè)自振頻率和動(dòng)剛度峰值頻率明顯增大，軌道靜剛度略有增加，第一階自振頻率對(duì)應(yīng)的波谷值（即軌道柔度峰值）減小，但軌道最大動(dòng)剛度變化不大。
　　（2）基床表層、CA砂漿彈性模量在合理范圍內(nèi)變化對(duì)軌道結(jié)構(gòu)整體剛度曲線幾乎沒有影響；隨著扣件剛度的增加，在各頻率下的軌道剛度都出現(xiàn)顯著增大，由共振引起的低頻段內(nèi)軌道剛度變化幅值

3、也出現(xiàn)顯著增加。但扣件剛度變化對(duì)低頻段內(nèi)自振頻率和動(dòng)剛度峰值頻率沒有影響。
　　（3）軌道靜剛度和軌道各部件的彈性模量呈正相關(guān)。最大動(dòng)剛度和扣件剛度正相關(guān)，和地基、基床底層和基床表層的彈性模量呈負(fù)相關(guān)?？奂偠葘?duì)軌道靜剛度和動(dòng)剛度具有最顯著影響，基床底層彈性模量的影響次之。
　?。?）在作用單點(diǎn)移動(dòng)荷載時(shí)鋼軌的垂向位移幅值隨著力移動(dòng)速度的增加而略為增加，當(dāng)力移動(dòng)速度達(dá)到某臨界值時(shí)鋼軌垂向位移隨著力移動(dòng)速度的增加而快速降低。此

4、臨界速度為軌道-路基-大地系統(tǒng)的臨界速度，其由軌道、路基和大地系統(tǒng)特性決定。在一、二和三號(hào)大地情況下，有砟軌道-大地系統(tǒng)的臨界速度分別為140m/s，80m/s和100m/s。
　?。?）大地土質(zhì)越軟，振動(dòng)響應(yīng)越大，第1個(gè)截止頻率越低；隨著速度的增加，越軟的大地會(huì)引起更大的最大位移幅值的波動(dòng)，并在列車的前進(jìn)方向上引起更大范圍的振動(dòng)。
　?。?）多個(gè)移動(dòng)常荷載作用下有砟軌道-路基-大地系統(tǒng)中存在多個(gè)臨界速度：一號(hào)大地上系統(tǒng)的前

5、兩個(gè)臨界速度為73m/s，143m/s；二號(hào)大地上系統(tǒng)的前兩個(gè)臨界速度為80m/s，175m/s；三號(hào)大地上系統(tǒng)的前兩個(gè)臨界速度為83m/s，170m/s。只有一號(hào)大地在速度超過第二階臨界速度后鋼軌位移響應(yīng)幅值出現(xiàn)下降，而二號(hào)大地和三號(hào)大地的鋼軌最大位移幅值在越過第二階臨界速度后都隨著多點(diǎn)力移動(dòng)速度的增加而增加。
　?。?）軌道-道砟-大地系統(tǒng)的振動(dòng)加速度從上到下逐漸減小。在列車速度為200km/h，軌道諧波不平順取日常保養(yǎng)目標(biāo)值