地铁振动衰减特性研究

首先建立隧道-土体有限元模型,分析了1～80 Hz的振动在距隧道中心170 m范围内振动速度和加速度的衰减特性.将轮轨动力耦合分析获得的不同地铁轨道作用在道床上的动荷载作为有限元分析模型中的作用力,计算分析了不同轨道结构地段的地表振动传播特性,结果表明:在50 m范围内浮置板减振效果明显,在50 m以上轨道减振形式对地面振动影响不明显.     

地铁列车荷载计算方法对盾构隧道动力响应的影响

采用地铁列车移动轮载、激振力函数法和数定分析法计算得到上海地铁列车荷载时程,考虑管片-土体及管片间的接触特性和纵向螺栓的连接作用,建立道床-管片-土体系统的三维动力有限元模型,分析比较了3种计算方法所得隧道结构动力响应的差异.研究表明:3种方法所得道床和土体单元动应力以及道床点位移时程曲线基本一致;基于实测数据的数定分析法适用于地铁列车荷载引起的环境振动评价,移动轮载和激振力函数法均会导致加速度频谱分布产生误差.     

交叠车站与区间隧道列车振动对环境的影响

以北京地铁5号线崇文门车站下穿既有地铁2号线区间隧道为背景,研究了上下交叠地铁区间隧道与车站在列车同时通过时,其振动对周围环境的影响.根据5号线崇文门车站与2号线区间隧道的空间相对位置,建立了三维弹塑性有限元模型;采用车辆-轨道耦合动力学模型,得到作用于道床底部的列车动载;根据各种可能的列车荷载组合,分别研究了15种动载组合情况下地表振动的规律.     

地铁运行引起的南京鼓楼振动响应分析

以南京地铁4号线鼓楼站为背景,研究鼓楼在地铁运行振动作用下城阙和碑楼的动力响应规律。基于英国铁路中心总结的列车荷载作用于岩石的振动荷载时程曲线,采用Midas GTS软件模拟地铁列车在不同速度下的荷载作用,对隧道-岩层-建筑体系进行了三维有限元分析,得到相应运行速度下鼓楼在二元结构中的振动响应规律。分析结果表明,地铁4号线单线运行时,模拟数值超标,鼓楼结构不安全,需进行减隔振措施。当列车行驶速度为40 km/h时,将有利于鼓楼文物保护。     

近海浅滩地区大尺度海上风电筒型基础在风荷载作用下的响应

把现场实测的加速度时程转换为实际荷载作用在模型中,把风速时程转化为风荷载,用ABAQUS有限元软件分析了基础和土体在荷载作用下的响应,比较了风荷载和塔架涡激振动等其他因素分别对实际荷载的贡献;主要研究了沉降的发展和基础及周围土体应力在不同时程内的变化,以及加载结束后土体内的等效塑性区等影响区域的情况,通过变化土质参数（土体密度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角等）,考察了筒型基础在不同土质中荷载作用下的反应情况.研究表明：随着加载的持续,土体中的应力值逐渐增大,基础周围的土体会产生马鞍形的沉降,土体中的等效塑性区产生在基础底部距筒底端约2倍筒高处,土体的强度越大,筒的沉降越小其对周围土体的影响范围也越小.     

龙卷风作用下大跨度桥梁车-轨-桥耦合振动及行车安全性

为研究龙卷风作用下大跨度桥梁车-轨-桥系统动力响应及行车安全性,首先以Kou-wen三维模型模拟龙卷风速度场,基于准定常理论确定了移动龙卷风作用下车辆和桥梁风荷载时程. 然后,分别采用多体系统动力学和有限元理论建立列车和轨道-桥梁子系统动力方程,基于轮轨空间非线性接触建立风-车-轨-桥系统动力方程,并采用分离迭代法求解系统动力响应. 数值算例中,以某公路铁路两用斜拉桥为研究对象,通过风洞试验和CFD数值模拟确定车辆和桥梁气动力系数,分析了龙卷风移动路径、强度等级和行车速度对车-桥系统动力响应及列车行车安全性的影响. 结果表明：桥梁竖向振动响应比横向显著,且龙卷风竖向风速对桥梁竖向位移起控制作用 . 当车辆经过风荷载最大位置时,车辆的横向和竖向振动响应均达到最大值,且车辆动力响应受龙卷风荷载和桥梁动力响应共同影响. EF1级和EF1.3级龙卷风作用下,列车安全通过的车速阈值分别为180 km/h和114 km/h.     

地铁振动下基础隔振效应的实测与分析

对地铁附近的装有隔振支座的建筑物进行振动实测,获得了在地铁振动下基础和地下室地面的振动加速度时程记录.先在时域内,分析隔振后加速时程的变化,得到隔振的大致效果,然后计算出相应的傅立叶谱和1/3倍频程谱,可以得到隔振后振动在各个频段上的变化.在此基础上讨论隔振装置对地铁的振动传播的影响.结果表明:地铁运行引起的主要振动分量在45～75Hz,隔振装置对地铁振动水平分量的隔振效果显著,而对垂直分量有放大作用.     

直线电机地铁车辆-轨道垂向耦合动力学模型

直线电机地铁是一种新型的城市轨道交通系统.本文基于动力有限元和耦合振动理论,考虑轮轨关系以及直线感应电机和反力板之间的相互作用,建立了直线电机地铁系统车辆-轨道垂向动力学模型.通过数值计算,验证模型的有效性,并给出计算结果.     

地铁列车运行的环境振动影响分析（Ⅰ）——场地时域振动分析

通过建立有限元分析模型,研究列车移动荷载作用下横观各向同性场地土时域振动传播规律。研究表明,土体的振动总体上随着距离轨道中心线距离的增大逐渐减小,但在土体中显著存在振动加强区域,需要加强对沿线建筑物的减振研究。     

单箱三室连续-刚构箱梁桥的剪力滞效应

根据一座单箱三室连续-刚构组合桥梁,考虑桩-土相互作用分别建立了变截面三维梁单元和三维实体、板壳单元组合两种有限元模型,分析了桥梁在均布荷载和集中荷载作用下的剪力滞效应,并讨论了两种计算模型对动力特性的影响.结果表明,在均布荷载与集中荷载作用下箱梁的剪力滞效应明显不同,对于地震时程反应分析而言,采用变截面三维梁单元模型计算效率较高.所得的分析结果对指导这类桥梁的设计具有重要的工程实用价值.图7,表2,参8.     

地铁浮置板轨道过渡段参数对隧道和土体振动的影响

为研究地铁车辆通过浮置板轨道过渡段时隧道和土体的动力响应规律,提出了时域高效计算的隧道-饱和土体半解析环状层单元,结合车辆-轨道动力学,建立了车辆-浮置板轨道过渡段-隧道-土体系统耦合动力计算方法,研究了浮置板轨道过渡段长度、钢弹簧刚度等参数对隧道振动加速度、土体正应力和孔隙水压力的影响。结果表明,过渡段参数设计需重点关注2个刚度突变位置的动力响应,采用钢弹簧刚度渐变方案时,3个动力响应指标分别降低60%、15%和25%。     

泥炭质土地区盾构隧道列车运营期沉降研究

为研究运营期列车振动荷载作用下盾构隧道地基土体的沉降特性,本文以昆明地铁二号线二期工程某区间隧道为例,结合地质勘察资料,建立Midas GTS NX三维有限元模型,通过人工激励函数对模型施加动力荷载,分析了列车满载高速的情况下,隧道周边土体的沉降特征,结合经验模型公式,预测了隧道在长期循环荷载作用下基底土体的沉降变形.研究结果表明:在长期列车振动荷载作用下,隧道周围土体发生被迫振动,类似作简谐运动;土体的沉降幅值随与振源距离的增加而减小;线路运营期基底土体沉降呈指数型增长,最终趋于稳定,第一年沉降16.9 mm,达前10年累计沉降的67.6%.为保障线路的安全运营,应重点加强隧道运营期前期的监测养护.     

一种轨道交通高架线路噪声衰减规律的预测方法

提出了一种基于二维振动声辐射模型预测轨道交通高架线路钢轨和桥梁辐射噪声衰减规律的简化方法.首先,通过精细化的2.5维声学计算方法探究了传统线声源简化模型在预测桥梁噪声和钢轨噪声时的适用性.然后,结合板的理论模型和三维车辆-轨道-桥梁耦合振动模型探讨了采用二维模型来模拟桥梁和钢轨振动的可行性.最后,基于二维振动声辐射模型分别预测了钢轨和桥梁的远场噪声衰减值,并与2.5维声学模型的计算结果进行了对比验证.研究表明,在振动频率100 Hz以上,钢轨和桥梁的振动沿线路方向分布较为均匀时,基于二维模型预测高架线路噪声衰减规律的简化方法具有一定的精度,该方法可用于预测远场A声级噪声.     

地铁车站深基坑开挖对土体影响的数值模拟

为了研究地铁工程支护结构对周围土体变形影响的问题,应用有限元计算软件ADINA对地铁车站深基坑工程进行开挖支护模拟,建立明挖法深基坑开挖支护过程的三维模型,分析开挖过程中连续墙支护开挖和连续墙、锚杆联合支护开挖两种工况下,基坑周边地层的位移情况.研究结果表明:地铁车站深基坑的开挖与支护过程是一个基坑支护结构和基坑内土体、基坑周围土体共同作用的问题,支护结构和支护方法对基坑周围环境的影响明显,周围土体和基坑内土体对基坑性状的影响显著.     

车轨桥振动系统垂向模型和空间模型的比较

分别建立了车辆-轨道-桥梁系统的垂向耦合振动模型和空间耦合振动模型,并通过功率普密度得到轨道高低不平顺的时域模拟样本,以其作为激励,分析两种模型下车辆-轨道-桥梁耦合振动系统的振动响应。通过对比相同轨道高低不平顺激励下垂向振动模型和空间振动模型的垂向振动响应计算结果,分析了两种模型的优缺点和适用性。     

施工振动下基于黏弹性边界的地下结构动力特性模拟

结合上海市人民广场地铁换乘大厅枢纽工程,建立了基于黏弹性边界的三维有限元分析模型,利用Newmark数值方法对在拆除临时混凝土支撑振动条件下结构的动力特性进行研究,并将数值计算结果与现场监测结果进行比较.结果表明：所建立的基于黏弹性边界的数值模型不仅能够较好地模拟施工振动下结构的动力特性,消除土体与结构交界面的振动波虚假发射;而且可以预测激励荷载下结构发生共振的可能性.     

车载作用下公路桥梁耦合振动精细化建模及验证分析

现有车-桥耦合振动分析中车辆模型不能精确考虑车辆动力特性和柔性轮胎对车桥耦合振动响应的影响.为了进一步研究充气轮胎胎压对车-桥耦合振动的影响,基于LS-DYNA程序,采用线弹性橡胶材料模拟轮胎并定义轮胎内气压,结合常用重载三轴汽车的结构参数,运用弹簧阻尼单元及梁、壳单元模拟车辆悬架系统的动力特性,建立可分析车轮气压的三维车辆模型;并基于实桥试验结果及响应面法得到高精度有限元桥梁模型;通过显式求解程序LS-DYNA内置的接触算法,将车辆子系统和桥梁子系统联立耦合起来,形成显式的车-桥耦合振动分析模型.计算结果与实测结果对比分析验证了该方法的正确性,并分析了轮胎胎压对桥梁振动的影响.     

单箱三室连续-刚构箱梁桥的剪力滞效应

根据一座单箱三室连续-刚构组合桥梁,考虑桩-土相互作用分别建立了变截面三维梁单元和三维实体、板壳单元组合两种有限元模型,分析了桥梁在均布荷栽和集中荷载作用下的剪力滞效应,并讨论了两种计算模型对动力特性的影响．结果表明,在均布荷载与集中荷载作用下箱梁的剪力滞效应明显不同,对于地震时程反应分析而言,采用变截面三维梁单元模型计算效率较高．所得的分析结果对指导这类桥梁的设计具有重要的工程实用价值．     

高架道路交通荷载对环境影响的功率谱方法

从功率谱的角度介绍城市高架桥梁在交通荷载下产生振动的机理和振动的传递过程.考虑到振动在土体中传播的特性,假定桥墩为固接在地面上的弹簧阻尼系统,即假定桥墩处为系统施加在地面的一简谐荷载,求出其功率谱密度函数后,再通过波动理论得出振动对周围环境的影响.最后提出了评价城市高架桥梁上交通荷载及对周围环境影响程度的新方法.     

铁路交通引起的地面振动研究

随着铁路尤其是高速铁路系统的发展,列车引起的振动日益频繁,对邻近建筑及人们生活造成不可忽视的影响．针对铁路交通引起的地面振动问题,利用车辆一轨道相互作用模型,采用有限元法计算得到轨道与路基间的相互作用力,经傅立叶变换后作为地面振动计算的激励荷载．在此基础上计算了高速列车行驶条件下所产生的周围地面振动,并分析了地面振动的一般规律．