地基加固对隧道下穿铁路路基车致动力响应的影响

通过现场测试及数值模拟，研究了地表铁路行车作用下地铁隧道下穿铁路路基系统的动力响应规律，分析了下穿节点地基加固体弹性模量、深度等参数对地表振动及地铁隧道结构的影响。研究结果表明：车致地表振动频率由列车轮对分布、轨枕间距及行车速度共同决定；地基加固增加了下穿系统的车致振动响应，降低了高频振动的衰减速度；提升加固体模量，会增大地表振动加速度；加固深度提升至隧道底部可有效降低隧道的附加动应力。     

地震荷载和列车荷载共同作用下弹性均质路基的动力响应

为了研究地震发生时列车移动荷载引起的弹性均质路基的振动响应规律,采用ABAQUS软件并与FORTRAN相结合建立轨道结构-路基-地基三维数值计算模型,通过编制DLOAD子程序模拟列车移动荷载,在模型底部输入地震加速度模拟地震荷载,采用三维黏弹性人工边界模拟波从有限域向无限域传播,忽略轮轨接触及轨道不平顺的影响,通过对比分析的方法,总结地震荷载和列车移动荷载共同作用下路基在不同列车速度及轴重条件下的应力、位移和加速度的振动特征。研究结果表明:地震荷载对路基的位移振幅起主导作用,列车移动荷载对路基的应力和加速度起主导作用;路基各结构层的位移随列车轴重的增加而减小,随车速增加表现为先减小后增大;路基各结构层加速度随着列车轴重的增加而增加,随车速增加表现为先减小后增大又减小的趋势;推测车速70 m/s为列车影响的临界速度。     

地铁引起环境振动的振源加速度

分析计算了列车运行引起环境振动的振源,即轨道作用于道床的振动加速度机制.建立了轮-轨-道床计算分析模型,将钢轨视为Winkler地基上无限长梁,建立并求解该梁的动力方程,得到列车移动静力产生的轨道振动加速度;根据Hertz接触理论,求得轮轨动接触力,利用Green函数模拟轨道因轨道不平顺和轮轨动接触力作用产生的变形,进而求得轨道不平顺和轮轨动接触力引起的轨道振动加速度;叠加上述两种加速度,即得列车引起环境振动的振源振动加速度;最后将理论计算结果和实测结果进行比较,吻合较好.     

高铁提速条件下路基不均匀沉降诱发的地基振动特性

为了揭示高铁提速条件下路基不均匀沉降诱发的地基振动特性,建立了考虑路基不均匀沉降的列车-轨道-路基三维有限元动力分析模型.采用时域、频域分析方法获得了列车提速条件下典型路基不均匀沉降对地基振动传播的影响,并结合国内外环境振动控制标准讨论了列车提速的可行性.结果 表明,路基不均匀沉降导致地基振动显著加剧,其水平横向和垂向的振动加速度分别增大了2.8和2.0倍.地基振动频谱响应以低频为主,其特征频率主要由单节车厢长度决定,无法反映路基表面不均匀沉降的波长特征.列车速度的提高导致地基振动响应加剧,但影响程度低于路基不均匀沉降.在现行规范中沉降波长20 m、幅值15 mm的限值下,当列车车速达到360 km/h时,周围环境的垂向Z振级已超过环境振动控制标准的要求,故高铁线路提速前需进一步评估路基平顺状态的影响.     

地铁运行诱发的环境振动数值模拟与模型预测

通过建立列车、轨道、隧道和地基土三维振动仿真模型,分析了列车速度、地基土特性和隧道埋深3个因素对地面环境振动的影响规律,并与部分实测值进行了比较.基于回归分析,提出了多因素影响下的地面环境振动简化预测模型.研究表明:建立的数值模拟方法和预测模型能够较真实地反映地铁运行引起的地面环境振动的实际情况;随着列车速度增加,地面竖向振动加速度增大,且距离地铁线路越远,速度的影响越显著;距离地铁线路越远、地基土的卓越周期越大或隧道埋深越深,地面竖向振动加速度均越小,且地基土的卓越周期越大,振动在地基中的衰减越快.     

扣件失效对地铁整体道床动力性能的影响

为研究扣件失效对地铁整体道床轨道及车体振动性能的影响,基于结构动力学理论建立地铁列车-整体道床(隧道衬砌)耦合分析模型,采用弹簧阻尼模拟土体,采用模态分析和Newmark法求解动力响应,研究列车速度、扣件失效数量和轨道不平顺对地铁车轨振动的影响。研究结果表明:扣件失效会加剧系统振动响应,对车体加速度影响较显著,但对钢轨位移和轮轨接触力的影响相对较小;列车速度对钢轨位移和邻近扣件反力的影响较小,对车体加速度和衬砌加速度影响显著;随着失效扣件数量增加,车体竖向加速度等系统动力响应增幅明显;在考虑轨道不平顺的情况下,扣件失效会加大钢轨加速度和衬砌加速度的振级,而车体竖向加速度可作为确定失效扣件位置的敏感指标;扣件失效会增大邻近扣件的受力,造成二次失效,影响乘客舒适性和周围环境振动,需要及时检修,保障地铁正常运行。     

横风作用下的列车-轨道系统空间振动响应分析

基于列车-轨道系统空间振动分析理论,考虑横风作用,建立横风-列车-轨道系统空间振动分析模型。根据弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的"对号入座"法则,建立此系统空间振动矩阵方程,并编制相应的计算机程序求解该方程。计算横风作用下的列车-轨道系统空间振动响应,研究不同类型铁路车辆振动响应及倾覆稳定性的差异,分析横风对此系统振动响应的影响规律。研究结果表明:罐车的稳定性最好,敞车次之,棚车最差;横风对车体横向位移、轮重减载率和倾覆系数有很大影响,对车体横向加速度、脱轨系数及横向平稳性指标影响不大。     

轨道交通隧道基底刚度对共建结构的振动影响分析

为了探明建筑物与轨道交通隧道共建时隧道基底刚度对系统振动的影响,建立列车-轨道-隧道-土层-建筑物系统耦合振动模型,列车-轨道动力学模型和隧道-土层-建筑物有限元模型通过扣件力进行参数传递,对隧道基底土层加固为不同刚度时隧道结构以及建筑物结构振动位移、速度、加速度响应进行了时程分析、频谱分析和振级分析等.结果表明:隧道基底刚度越大,其下沉位移越小,隧道结构振动速度突变越大且振动速度的周期性越不明显,但振动位移的振幅变化与隧道基底刚度没有严格的相关性;隧道基底刚度对隧道振动加速度影响的主要频率为1~5Hz的低频部分;隧道基底刚度对于建筑物结构振动有较大影响,主要集中于低频范围,影响幅度可达10dB.     

高速道岔辙叉区动力响应仿真分析

通过建立列车过岔有限元模型,运用动力学原理,研究移动荷载作用不同轨下刚度和列车速度在道岔辙叉区对轨道振动特性的影响。分析了心轨尖端、心轨根端及辙叉区共用垫板中心等特殊部位处的轨道振动特性。计算表明列车速度的变化对钢轨最大竖向加速度和岔枕最大竖向加速度的影响较大,而辙叉区轨下刚度的变化对钢轨最大竖向加速度、岔枕最大竖向位移及岔枕最大竖向加速度有较大的影响。     

列车一斜拉桥系统在风载作用下的动力响应

主要研究脉动风与列车荷载同时作用下斜拉桥的横向振动问题。首先建立了横风作用下并考虑了轨道不平顺和车辆蛇行的车桥系统动力分析模型，推导了体系平衡方程组，编制了有关的计算机程序；根据Ｄａｒｖｅｎｐｏｒｔ风速功率谱模拟产生脉动风样本，并将其作为系统的随机激励，在计算机上模拟列车过桥的全过程，按不同车速计算了桥梁跨中和桥塔的横向位移、加速度以及桥上车辆的横向振动加速度响应。以一铁路斜拉桥为例，着重讨论了在正常使用极限状态下当风速小于３０ｍ／ｓ时的车桥系统动力响应的一些问题。     

2.5维有限元分析高铁荷载诱发非饱和土地面振动

开发一种非饱和地基2.5维有限单元方法研究高速列车荷载引起的地面振动.对时间进行Fourier变换并沿轨道方向进行波数变换将三维空间问题降为二维平面问题,结合边界条件和Galerkin法推导控制方程2.5维有限元格式.轨道结构视为非饱和地基上的Euler梁,所得频域-波数域内解答通过快速Fourier逆变换得到三维时域-空间域内结果.分析了车速和路基液体饱和度对地面振动及超静孔隙水压力的影响.结果表明,路基从完全饱和转为近饱和状态轨道中心处地面振动位移幅值变化显著;非饱和路基地面振动位移随时间衰减更快.距轨道中心8 m远处,同一速度下饱和路基路面振动持时大于非饱和路基;车速提高非饱和土振动持续时间变短,而饱和土地面振动持时变长.近轨道处200 km·h~(-1)下地面振动位移幅值大于其他速度且均以相当速率快速衰减;地面振动加速度级在某些车速下的衰减会出现反弹增大现象,其位置与车速密切相关.轨道中心处超静孔隙水压力主要分布在地表下4.5 m内,最大幅值出现在1.5～2.0 m深,且随路基饱和度降低显著减小.     

列车运行引起的桥下地面振动衰减特性

为探求列车运行所引起的桥下地面振动衰减规律，通过一系列现场测试，测得多组在不同车速下的地面加速度记录，对所得加速度记录进行计算处理，得到了各测点的最大加速度值．然后针对各测点的加速度比，运用复合回归方法，得到了列车运行时所引起的桥下地面加速度衰减经验公式     

多层介质中瑞雷波传播的数学模型

地面军事目标如坦克、装甲车辆行进时会产生地震波：在地层中传播的体波和在地表面传播的瑞雷波。当探测点距目标较远时,传感器检测到的目的运动产生的地震信号成份主要为瑞雷波。利用地震波对地面军事目标探测,主要是对瑞雷波探测和识别。该文根据地质模型假设,推导出多层介质条件下由点震源的作用在介质中引起的瑞雷波的传播模型,并用此模型对不同目标运动时所产生的瑞雷波信号加以预测。     

瞬态瑞雷波法在地基加固检测中的应用

从瑞雷面波在具有表面层介质中的传播情况入手,得出成层介质中的瑞雷波具有频散特性.利用二维傅式变换可以将时间—空间域的瑞雷波信号转换为二维频率波数谱,从中选择和提取瑞雷基波,有效地压制干扰波.加固前后瑞雷波波速在纵向和横向的变化,直接反映出地基的加固程度和均匀性,从而简单、有效地评价地基加固效果     

地铁运行振动诱发地层和地表动力响应分析

采用FLAC3D三维弹塑性动力有限差分模型,综合考虑地层和地表受振相互效应现象,对广州地铁某区间隧道运行列车振动诱发的地层和地表动力响应进行了分析。结果表明,在地铁运行振动作用下,地层的位移响应和速度响应向下和两侧衰减较快,但向上衰减较慢,对地表产生了较大范围的影响;地表振动加速度在隧道正上方强度最大,往两侧逐渐减弱,而在离开隧道轴线一定距离部位出现了一加强区。计算结果与现场实测数据吻合良好。     

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．     

北京地铁1号线地面振动响应测试与分析

采用高灵敏度加速度传感器,对北京东单-建国门区间的运营地铁进行了现场测试,为研究相似区段特殊的减振措施提供依据.测试结果的分析主要是针对振动敏感仪器的,在频域内采用1/3倍频程频谱,重点考虑低频段的地面响应.通过对测试结果的分析,得出了环境背景振动、公交车等地面车辆和地铁的地面振动响应规律.     

基于改进迭代模型的车-桥耦合系统竖向随机振动研究

采用改进的车-桥耦合系统迭代计算模型,建立了基于虚拟激励法(PEM)的列车-轨道-桥梁竖向随机振动分析模型.采用虚拟激励法将轨道不平顺精确地转化为一系列竖向简谐不平顺的叠加,并运用分离迭代法求解车-桥耦合系统振动方程.以CRH2高速列车通过5跨简支梁桥为例,对改进的车-桥耦合系统迭代计算模型的计算精度和效率进行了验证.结果表明:在保持与传统模型相同计算精度的前提下,改进模型能使计算效率提高5倍左右.通过对列车-轨道-简支梁桥竖向随机振动响应中确定性激励引起的均值和轨道不平顺引起的均方根进行分析可知:桥梁竖向位移主要受列车自重控制,轨道不平顺引起的桥梁竖向位移影响很小;桥梁和车体竖向加速度受轨道不平顺影响显著,改善线路条件能有效提高列车的乘车舒适性;同时,车速越高,桥梁和车辆随机响应的均方根越大,由轨道不平顺引起的耦合系统振动响应的离散度越大.     

Effects of soil amplification ratio and multiple wave interference for ground motion due to earthquake

Study on seismic disaster is quite important for pro-tecting the lives and properties of the people[1]. Manyprevention disaster projects in civil constructions, etc.require quite accurate and reliable ground motion parame-ters. It has great social and economic effects to analyze thedamage mechanisms and destructive processing of build-ings by means of investigations of quantitative groundmotions. Numerical simulations of seismic ground motionhave been increasingly developed with the populariza…