地铁运营引起的地基振动及填充沟隔振2.5维有限元研究
发布时间：2022-10-06 17:58
随着全球城市化进程加快,人口快速地向城市集中,城市交通堵塞成为一个重大的公共问题,而城市地下轨道交通由于运速快、输送量大、污染小、用地面积小以及乘车安全舒适等诸多优点近年来逐渐成为各大城市所依赖的公共交通方式;然而,城市地下轨道交通给人带来方便快捷、舒适和安全的同时也干扰着人们正常的生产生活,其运行所产生引发的环境问题日益成为人们关心的话题,尤其是引发的环境振动问题,严重影响了地铁沿线附近居民的正常生活、建筑物以及各种精密仪器的正常使用。本文基于2.5维有限元方法,开展了地铁列车运行引发环境振动相关研究工作,主要内容如下:（1）建立了地铁列车-轨道结构-衬砌-地基-填充沟2.5维有限元分析模型,其中列车荷载模拟为一组符合列车轴载空间分布的常荷载,钢轨和浮置板简化为无限长Euler梁,衬砌与地基模拟为均质弹性体。理论模型通过钢轨与衬砌仰拱处、以及衬砌与地基处应力和位移连续条件进行耦合。混凝土填充沟模拟为地基中异质体,填充沟与地基交界面通过共用节点法处理,并在波数域中进行求解,最后通过快速Fourier逆变换（IFFT）进行波数展开获得三维时域—空间域内的地基动力响应,计算分析了填充沟在不...
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 地表移动荷载引起的地基振动
1.2.2 地下移动荷载引起的地基振动
1.2.3 地基振动的减振措施研究
1.2.4 隧道断面形状影响研究
1.3 以往研究中存在的主要问题
1.4 本文主要内容
第2章 填充沟对地铁运营引起地基振动隔振效果研究
2.1 前言
2.2 数值模型与求解
2.2.1 浮置板轨道
2.2.2 浮置板轨道控制方程
2.2.3 弹性地基的2.5维有限元理论推导
2.2.4 地铁列车荷载频域波数域表达
2.2.5 隧道衬砌-地基动力相互作用
2.3 模型验证
2.4 数值分析
2.4.1 填充沟沟深的影响
2.4.2 隧道埋深的影响
2.4.3 填充沟宽度的影响
2.4.4 填充沟距轨道中心水平距离的影响
2.5 本章小结
第3章 基于PML边界的2.5维有限元研究
3.1 引言
3.2 PML边界理论简介
3.2.1 PML边界简介
3.2.2 控制方程
3.2.3 PML域2.5维有限元推导
3.3 衰减函数的选取
3.4 算例分析
3.4.1 移动常荷载频域位移响应
3.4.2 移动简谐荷载频域位移响应
3.4.3 移动常荷载时域位移响应
3.5 本章小结
第4章 不同断面形状条件下的隧道动力响应分析
4.1 前言
4.2 2.5D有限元模型的建立
4.2.1 材料和几何特性
4.2.2 2.5有限元公式推导
4.3 算例分析
4.3.1 模型验证
4.3.2 算例分析
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 本文的主要结论
5.2 进一步工作建议
参考文献
作者简历
作者攻读硕士学位期间学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速移动列车荷载作用下层状饱和地基-轨道耦合系统的动力响应[J]. 巴振宁,梁建文,金威. 工程力学. 2015(11)
[2]地铁列车荷载作用下轨道系统及饱和土体动力响应分析[J]. 袁宗浩,蔡袁强,曾晨. 岩石力学与工程学报. 2015(07)
[3]层状地基中填充沟对不平顺列车动荷载的隔振效果研究[J]. 陈功奇,高广运. 岩石力学与工程学报. 2014(01)
[4]基于2.5维有限元-边界元分析轨道随机不平顺影响下的铁路地基振动[J]. 冯青松,雷晓燕. 振动与冲击. 2013(23)
[5]不平顺条件下高速列车运行引起的地基振动[J]. 陈功奇,高广运,赵宏. 岩石力学与工程学报. 2013(S2)
[6]基于2.5维有限元饱和土地基中空沟隔振性能研究[J]. 袁万,蔡袁强,史吏,曹志刚. 岩土力学. 2013(07)
[7]具有黏弹性衬砌的深埋圆形隧洞饱和土动力响应[J]. 高华喜,闻敏杰. 岩石力学与工程学报. 2012(02)
[8]饱和地基上列车运行引起的地面振动隔振分析[J]. 高广运,何俊锋,李宁,杨成斌. 岩土力学. 2011(07)
[9]移动荷载作用下饱和地基上板式轨道动力分析[J]. 蔡袁强,王玉,曹志刚. 振动工程学报. 2011(01)
[10]地铁运行引起的饱和地基动力响应[J]. 高广运,何俊锋,李佳. 浙江大学学报(工学版). 2010(10)
博士论文
[1]地铁振动在土层中传播的多因素分析[D]. 包汉营.北京交通大学 2019
本文编号：3687120
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 地表移动荷载引起的地基振动
1.2.2 地下移动荷载引起的地基振动
1.2.3 地基振动的减振措施研究
1.2.4 隧道断面形状影响研究
1.3 以往研究中存在的主要问题
1.4 本文主要内容
第2章 填充沟对地铁运营引起地基振动隔振效果研究
2.1 前言
2.2 数值模型与求解
2.2.1 浮置板轨道
2.2.2 浮置板轨道控制方程
2.2.3 弹性地基的2.5维有限元理论推导
2.2.4 地铁列车荷载频域波数域表达
2.2.5 隧道衬砌-地基动力相互作用
2.3 模型验证
2.4 数值分析
2.4.1 填充沟沟深的影响
2.4.2 隧道埋深的影响
2.4.3 填充沟宽度的影响
2.4.4 填充沟距轨道中心水平距离的影响
2.5 本章小结
第3章 基于PML边界的2.5维有限元研究
3.1 引言
3.2 PML边界理论简介
3.2.1 PML边界简介
3.2.2 控制方程
3.2.3 PML域2.5维有限元推导
3.3 衰减函数的选取
3.4 算例分析
3.4.1 移动常荷载频域位移响应
3.4.2 移动简谐荷载频域位移响应
3.4.3 移动常荷载时域位移响应
3.5 本章小结
第4章 不同断面形状条件下的隧道动力响应分析
4.1 前言
4.2 2.5D有限元模型的建立
4.2.1 材料和几何特性
4.2.2 2.5有限元公式推导
4.3 算例分析
4.3.1 模型验证
4.3.2 算例分析
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 本文的主要结论
5.2 进一步工作建议
参考文献
作者简历
作者攻读硕士学位期间学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速移动列车荷载作用下层状饱和地基-轨道耦合系统的动力响应[J]. 巴振宁,梁建文,金威. 工程力学. 2015(11)
[2]地铁列车荷载作用下轨道系统及饱和土体动力响应分析[J]. 袁宗浩,蔡袁强,曾晨. 岩石力学与工程学报. 2015(07)
[3]层状地基中填充沟对不平顺列车动荷载的隔振效果研究[J]. 陈功奇,高广运. 岩石力学与工程学报. 2014(01)
[4]基于2.5维有限元-边界元分析轨道随机不平顺影响下的铁路地基振动[J]. 冯青松,雷晓燕. 振动与冲击. 2013(23)
[5]不平顺条件下高速列车运行引起的地基振动[J]. 陈功奇,高广运,赵宏. 岩石力学与工程学报. 2013(S2)
[6]基于2.5维有限元饱和土地基中空沟隔振性能研究[J]. 袁万,蔡袁强,史吏,曹志刚. 岩土力学. 2013(07)
[7]具有黏弹性衬砌的深埋圆形隧洞饱和土动力响应[J]. 高华喜,闻敏杰. 岩石力学与工程学报. 2012(02)
[8]饱和地基上列车运行引起的地面振动隔振分析[J]. 高广运,何俊锋,李宁,杨成斌. 岩土力学. 2011(07)
[9]移动荷载作用下饱和地基上板式轨道动力分析[J]. 蔡袁强,王玉,曹志刚. 振动工程学报. 2011(01)
[10]地铁运行引起的饱和地基动力响应[J]. 高广运,何俊锋,李佳. 浙江大学学报(工学版). 2010(10)
博士论文
[1]地铁振动在土层中传播的多因素分析[D]. 包汉营.北京交通大学 2019
本文编号：3687120
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