高速列车运行诱发的轨道—路基—地基结构振动及隔振技术研究
发布时间：2021-04-06 13:30
随着我国高速铁路的快速发展,列车的运营速度、轴重、路网密度和行车密度逐步提高,由此引发的环境振动也日益增强。这种振动不仅会危害周边建筑的安全性,还会对沿线附近精密仪器的使用产生影响,并对沿线居民的生理健康产生危害。因此,分析高速列车引起的环境振动,并研究如何降低这种振动具有十分重要的理论意义和工程价值。本文通过室内试验、理论分析和数值模拟,对高速列车引起的振动波在土体中的传播与衰减规律和隔振屏障的隔振效果及其影响因素进行研究。本文主要的研究内容和成果如下:（1）以上海地区第（4）层灰色淤泥质粉质黏土为研究对象,通过控制围压和施加初始偏应力来模拟土体深度变化,分析软黏土动弹性模量和阻尼比随深度的变化规律。土体动弹模和阻尼比均随着深度的增大而增大,并且其增长速率逐渐减小。动弹模和阻尼比随着动荷载的提高而增大。动弹模、阻尼比随深度的变化规律符合对数函数与指数函数。（2）将无砟轨道简化为双层梁模型,并对轨道结构动力方程进行Fourier变换,分析了轨道垫层和CA砂浆对轨道临界速度和振动响应的影响。轨下垫层刚度对轨道临界速度和轨道振动响应的影响均十分有限;轨道临界速度随着CA砂浆刚度的增大而增大...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国家中长期高速铁路规划图
力和循环荷载次数的增加，土体体积收缩，土体破碎程度显著提高，土体累积破碎变化率逐渐降低。李瑞山等[27]采用高精度动三轴试验仪研究了不同荷载频率对典型砂土和黏土的动剪切模量及阻尼比的影响，结果表明荷载频率对砂土的动剪切模量和阻尼比影响不明显，但对黏土的影响较大，且随着频率的增加，黏土的动剪切模量也随之增加，阻尼比则会逐渐减小。王谦等[28]对甘南地区次生黄土进行了室内动三轴试验，绘制了循环荷载作用下d d 的关系曲线（图 1-2），分析了甘南黄土的动剪切模量和阻尼比的发展特征，并提出了动剪切模量衰减模型和阻尼增长模型，结果表明次生黄土的动剪模量比随动剪应变增大而减小，变化趋势满足负指数衰减模型；阻尼比随动剪应变的增大而增大，变化趋势服从对数关系。马林等[29]采用 GDS 动三轴仪，将车辆荷载作用模式等效为半正弦波形，分析各种因素对路基动力特性的影响规律，结果表明路基土体的体变随波形比的增大而增大，其动弹性模量随干密度的增大而增大。杨文波等[30]采用隧道衬砌管片与周围土体共同作用的模型试验方式，分析了隧道衬砌结构和周围土体在频域与时域下的动力响应特性，以及振动能量的传播及衰减规律，实验表明频响函数 FRF 是隧道衬砌结构和周围土体自身的动力响应特性的体现，与激振力的大小、扫频方向及扫频时间无关。
工程硕士学位论文包括有限元法、边界元法及有限元和边界元结合的方法[51]。 和 Domínguez[52,53]采用时域三维有限元结合边界元的方法，用移动得到振动响应后再将各个荷载下的响应进行叠加。Zhu 和 Lin[32, 33元，利用三维有限元模型模拟钢拱桥，研究了高速列车通过钢拱桥的共振问题，并且考虑了列车轨道的耦合作用。Celebi[54]采用薄层，并用边界元模拟远场区域采，建立了移动荷载作用下的列车—轨学成等[55-57]采用 2.5 维有限元方法来研究高速列车引起的轨道和地道方向坐标变量的傅里叶变换将三维问题降为二维平面应变问题，内进行有限单元的离散和求解，分析了当列车速度接近地基表面瑞常超等[58,59]采用了多刚体四分之一车辆模型，将轮轨作用力明确区载，将轨道不平顺耦合进 2.5 维有限元法，通过对比光滑和非光滑顺引起的轮轨动荷载。
【参考文献】：
期刊论文
[1]车辆荷载作用下山西路基重塑黄土的动力特性研究[J]. 马林,张军,刘亚明. 地震工程学报. 2018(01)
[2]高铁列车荷载作用下桩网复合地基振动特性模型试验[J]. 牛婷婷,刘汉龙,丁选明,陈育民. 岩土力学. 2018(03)
[3]盾构隧道与周围土体在列车振动荷载作用下的动力响应特性[J]. 杨文波,陈子全,徐朝阳,晏启祥,何川,韦凯. 岩土力学. 2018(02)
[4]考虑三维波动的饱和土中管桩群桩的水平振动研究[J]. 刘林超,闫启方,闫盼. 岩土力学. 2017(10)
[5]某城市地铁沿线填充屏障的隔振预测[J]. 郑国琛,吴应雄,祁皑. 南昌大学学报(工科版). 2017(02)
[6]甘南地区黄土的动模量与阻尼比特性研究[J]. 王谦,李娜,王平,侯鹏博,钟秀梅,王峻,王会娟. 岩土工程学报. 2017(S1)
[7]铁路路基填充屏障隔振效果的模型试验研究[J]. 张雷刚,刘晶磊,侯恩品,王一峰,冯桂帅. 铁道建筑. 2017(04)
[8]填料性质对砂土填充沟隔振效果的影响试验研究[J]. 冯桂帅,刘晶磊,张瑞恒,王一峰,侯恩品. 铁道建筑. 2017(02)
[9]荷载频率对动模量阻尼比影响的试验研究[J]. 李瑞山,陈龙伟,袁晓铭,李程程. 岩土工程学报. 2017(01)
[10]地铁列车振动环境影响预测的薄片有限元–无限元耦合模型[J]. 马龙祥,刘维宁,刘卫丰,晏启祥. 岩石力学与工程学报. 2016(10)
博士论文
[1]高速铁路粉质粘土地基静、动力特性及沉降规律研究[D]. 刘家顺.辽宁工程技术大学 2015
[2]高速铁路非平顺无砟轨道动力响应研究[D]. 程翀.浙江大学 2015
[3]地铁激励下振动的传播规律及建筑物隔振减振研究[D]. 申跃奎.同济大学 2007
[4]高速列车运动荷载作用下地基和隧道的动力响应分析[D]. 边学成.浙江大学 2005
硕士论文
[1]黄土地区地铁车站数值模拟的人工边界及动力分析[D]. 尹尚之.长安大学 2016
[2]高架高速铁路运行下的层状地基土动力学响应及隔振研究[D]. 李丹.西南科技大学 2016
[3]地铁列车引起的周围建筑物振动及二次噪声预测研究[D]. 张胜龙.北京交通大学 2016
[4]哈齐客专路基冻胀融沉现场监测分析[D]. 李燕杰.石家庄铁道大学 2015
[5]地铁列车引起的地基振动及浮置板减振研究[D]. 金皖锋.浙江大学 2013
[6]轨道不平顺引起的结构与地基振动[D]. 常超.浙江大学 2012
[7]高速铁路引起的环境振动及隔振研究[D]. 刘泳钢.西南交通大学 2011
[8]三自由度体系高速列车荷载作用下地基动力响应分析[D]. 伍云利.浙江大学 2010
[9]高速列车振动的传播与隔振工程研究[D]. 郭玮.湖南大学 2008
本文编号：3121521
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国家中长期高速铁路规划图
力和循环荷载次数的增加，土体体积收缩，土体破碎程度显著提高，土体累积破碎变化率逐渐降低。李瑞山等[27]采用高精度动三轴试验仪研究了不同荷载频率对典型砂土和黏土的动剪切模量及阻尼比的影响，结果表明荷载频率对砂土的动剪切模量和阻尼比影响不明显，但对黏土的影响较大，且随着频率的增加，黏土的动剪切模量也随之增加，阻尼比则会逐渐减小。王谦等[28]对甘南地区次生黄土进行了室内动三轴试验，绘制了循环荷载作用下d d 的关系曲线（图 1-2），分析了甘南黄土的动剪切模量和阻尼比的发展特征，并提出了动剪切模量衰减模型和阻尼增长模型，结果表明次生黄土的动剪模量比随动剪应变增大而减小，变化趋势满足负指数衰减模型；阻尼比随动剪应变的增大而增大，变化趋势服从对数关系。马林等[29]采用 GDS 动三轴仪，将车辆荷载作用模式等效为半正弦波形，分析各种因素对路基动力特性的影响规律，结果表明路基土体的体变随波形比的增大而增大，其动弹性模量随干密度的增大而增大。杨文波等[30]采用隧道衬砌管片与周围土体共同作用的模型试验方式，分析了隧道衬砌结构和周围土体在频域与时域下的动力响应特性，以及振动能量的传播及衰减规律，实验表明频响函数 FRF 是隧道衬砌结构和周围土体自身的动力响应特性的体现，与激振力的大小、扫频方向及扫频时间无关。
工程硕士学位论文包括有限元法、边界元法及有限元和边界元结合的方法[51]。 和 Domínguez[52,53]采用时域三维有限元结合边界元的方法，用移动得到振动响应后再将各个荷载下的响应进行叠加。Zhu 和 Lin[32, 33元，利用三维有限元模型模拟钢拱桥，研究了高速列车通过钢拱桥的共振问题，并且考虑了列车轨道的耦合作用。Celebi[54]采用薄层，并用边界元模拟远场区域采，建立了移动荷载作用下的列车—轨学成等[55-57]采用 2.5 维有限元方法来研究高速列车引起的轨道和地道方向坐标变量的傅里叶变换将三维问题降为二维平面应变问题，内进行有限单元的离散和求解，分析了当列车速度接近地基表面瑞常超等[58,59]采用了多刚体四分之一车辆模型，将轮轨作用力明确区载，将轨道不平顺耦合进 2.5 维有限元法，通过对比光滑和非光滑顺引起的轮轨动荷载。
【参考文献】：
期刊论文
[1]车辆荷载作用下山西路基重塑黄土的动力特性研究[J]. 马林,张军,刘亚明. 地震工程学报. 2018(01)
[2]高铁列车荷载作用下桩网复合地基振动特性模型试验[J]. 牛婷婷,刘汉龙,丁选明,陈育民. 岩土力学. 2018(03)
[3]盾构隧道与周围土体在列车振动荷载作用下的动力响应特性[J]. 杨文波,陈子全,徐朝阳,晏启祥,何川,韦凯. 岩土力学. 2018(02)
[4]考虑三维波动的饱和土中管桩群桩的水平振动研究[J]. 刘林超,闫启方,闫盼. 岩土力学. 2017(10)
[5]某城市地铁沿线填充屏障的隔振预测[J]. 郑国琛,吴应雄,祁皑. 南昌大学学报(工科版). 2017(02)
[6]甘南地区黄土的动模量与阻尼比特性研究[J]. 王谦,李娜,王平,侯鹏博,钟秀梅,王峻,王会娟. 岩土工程学报. 2017(S1)
[7]铁路路基填充屏障隔振效果的模型试验研究[J]. 张雷刚,刘晶磊,侯恩品,王一峰,冯桂帅. 铁道建筑. 2017(04)
[8]填料性质对砂土填充沟隔振效果的影响试验研究[J]. 冯桂帅,刘晶磊,张瑞恒,王一峰,侯恩品. 铁道建筑. 2017(02)
[9]荷载频率对动模量阻尼比影响的试验研究[J]. 李瑞山,陈龙伟,袁晓铭,李程程. 岩土工程学报. 2017(01)
[10]地铁列车振动环境影响预测的薄片有限元–无限元耦合模型[J]. 马龙祥,刘维宁,刘卫丰,晏启祥. 岩石力学与工程学报. 2016(10)
博士论文
[1]高速铁路粉质粘土地基静、动力特性及沉降规律研究[D]. 刘家顺.辽宁工程技术大学 2015
[2]高速铁路非平顺无砟轨道动力响应研究[D]. 程翀.浙江大学 2015
[3]地铁激励下振动的传播规律及建筑物隔振减振研究[D]. 申跃奎.同济大学 2007
[4]高速列车运动荷载作用下地基和隧道的动力响应分析[D]. 边学成.浙江大学 2005
硕士论文
[1]黄土地区地铁车站数值模拟的人工边界及动力分析[D]. 尹尚之.长安大学 2016
[2]高架高速铁路运行下的层状地基土动力学响应及隔振研究[D]. 李丹.西南科技大学 2016
[3]地铁列车引起的周围建筑物振动及二次噪声预测研究[D]. 张胜龙.北京交通大学 2016
[4]哈齐客专路基冻胀融沉现场监测分析[D]. 李燕杰.石家庄铁道大学 2015
[5]地铁列车引起的地基振动及浮置板减振研究[D]. 金皖锋.浙江大学 2013
[6]轨道不平顺引起的结构与地基振动[D]. 常超.浙江大学 2012
[7]高速铁路引起的环境振动及隔振研究[D]. 刘泳钢.西南交通大学 2011
[8]三自由度体系高速列车荷载作用下地基动力响应分析[D]. 伍云利.浙江大学 2010
[9]高速列车振动的传播与隔振工程研究[D]. 郭玮.湖南大学 2008
本文编号：3121521
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