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.     

地铁车站施工对邻近管线影响的三维数值模拟

随着城市建设步伐的加快,地铁工程施工对邻近管线的影响问题日趋突出.本文以北京地铁某车站工程为背景,借助大型有限元程序ABAQUS建立了三维隧道-管道-土体耦合模型,详细模拟了车站施工过程对邻近管线的影响.计算结果与现场量测数据基本吻合,验证了数值分析的可靠性.通过管道应力、局部倾斜、附加最大弯矩和地表沉降槽限值的验算,对管线的安全性进行了评估.     

基于特征曲线法的预筑拱支护特性研究

机械预切槽技术施作形成的预筑拱支护能够控制掌子面前方围岩的预收敛变形,可以有效解决软弱围岩隧道施工所面临的变形控制问题.作为一种超前预支护措施,预筑拱与围岩作用机理较为复杂,为了阐明其支护特性,基于围岩特征曲线法,对预筑拱的支护特性进行了解析研究.预筑拱预置于围岩中,忽略掌子面处围岩的应力释放等过程,给出了预筑拱作用下围岩特征曲线的计算公式并得出预筑拱作用下的围岩特征曲线.通过对比有无预筑拱作用时的围岩特征曲线,可以发现,预筑拱能够有效地改变围岩的特征曲线,具有增强围岩稳定性的能力.     

对交通隧道防排水原则的探讨

从保护地下水环境和隧道防排水的技术经济效果两个方面，阐述了隧道工程控制型防排水的必然性和必要性，并建议了两种模型。     

列车振动荷载对古建筑的动力影响

在建的北京地下直径线周边有3处需保护的古建筑文物(Ⅰ-明城墙、Ⅱ-老车站、Ⅲ-正阳门和箭楼),对其进行列车振动荷载下的动力影响研究十分必要.应用列车-轨道耦合动力学理论,计算得到作用在隧道结构上的列车动荷载,并作为激励作用于动力有限元模型上,通过数值模拟计算,预测评估直径线与既有线列车荷载对周边古建筑文物的振动响应.结果表明,列车振动引起古建筑结构的动力响应随水平距离和竖向距离改变呈规律变化,地下结构以竖直方向动力响应为主,建筑物超过一定高度后,地上结构以水平方向动力响应为主,且地上结构的动力响应高于地下结构;直径线与既有线的列车运营对古建筑产生的振动影响,未超过但接近控制标准,不需特殊减振,应采取适当减振以对古建筑文物的保护留有余量.     

地铁车站隧道群施工对邻近桥桩影响的数值分析

地铁隧道施工对邻近隧道和其他既有结构的影响问题是城市轨道交通建设中的常见问题.广州市某地铁车站由多个水平和倾斜的隧道组成,与既有城市道路桥梁桩基距离很近.研究选择合理有效的三维非线性数值模拟方法,分析隧道群施工对邻近道路桥梁桩基的影响方式和影响水平,从而为设计与施工提供依据.计算分析表明:①可通过较简单的模型来模拟较复杂的隧道洞群-桥基关系;②隧道所穿越地层的变形和强度特征可能会比隧道埋深对地表下沉和桥桩变位造成更显著的影响,在此情况下,对隧道边墙及附近地层的支护和加固与对隧道拱部的支护和加固同样重要;③相对于隧道埋深较短的桥桩,补强桩必须具有足够的深度才能有效地控制原有桥桩的下沉.     

轨道结构上轮对相互影响系数的解析求法

为了建立更合理的频域车轨耦合模型,提出一种求解移动荷载状态激振下轨道结构上轮对相互影响系数的解析方法。该解析方法视离散支撑轨道结构为周期性的结构,首先在与列车轮载同速的移动坐标系下对Dirac荷载作用下钢轨的振动控制方程进行系列积分变换,并将影响系数化简为含有钢轨垫片中频域力的表达式,而后以传递矩阵方法求得该频域力,进而最终求得轮对的相互影响系数。研究结果表明:该方法计算准确度高,计算速度快,能很好地应用于频域车轨耦合模型中;列车在高速时采用定点荷载状态激振会产生较大误差,此时宜使用移动荷载状态激振。     

基于蚁群算法梯式轨枕轨道减振优化研究

为提高梯式轨枕轨道综合减振效果,分别将钢轨振动位移和传递到基础的总功率流作为目标函数,枕下弹性垫板动刚度、材料损耗因子、块数以及纵向轨枕横截面面积作为优化变量,使用多元连续函数蚁群算法进行优化研究。结果表明:要减少钢轨的振动位移,需要增大枕下弹性垫板动刚度、纵向轨枕的横截面面积以及枕下弹性垫板的块数,同时减小枕下弹性垫板的材料损耗因子;要减小传递到基础的总功率流,则需要减小枕下弹性垫板的动刚度和枕下弹性垫板的块数,同时增大枕下弹性垫板的材料损耗因子以及纵向轨枕的横截面面积。使用统一目标函数法将多目标函数简化为单目标函数,得到最优化结果,和目前梯式轨枕轨道使用的参数相比,钢轨振动位移优化率达50.9%,传递到基础的总功率流优化率达47.6%。     

基于锤击测试的地铁环境振动预测方法的改进

地铁运营引起的环境振动问题越来越受到人们的关注,如何在频域内准确预测地铁交通引起的环境振动是一个亟待解决的难题．通过理论推导和数值分析,对基于锤击测试的地铁振动环境响应传递率函数预测方法中理论假定和预测结果的准确性进行了研究．结果表明,可以应用多点锤击激起的振动传播体系内传递率函数替代地铁运行引起的体系内传递率函数作为预测方法理论假定的改进;应用改进后的预测方法得到的地表振动响应预测结果接近于应用数值模拟得到的地表振动响应计算结果;基于锤击测试的地铁振动环境响应传递率函数预测方法可以实现时域和频城内准确定量预测地铁交通引起的环境振动响应．     

轨下基础参数对钢轨动力响应的影响

以钢轨动力响应周期解析法为理论基础,采用双层弹簧阻尼支承的Timoshenko梁为轨道的力学模型,从时域和频域两方面计算分析了钢轨垫层刚度、轨枕质量、轨枕垫层刚度、钢轨垫层阻尼、轨枕垫层阻尼及轨枕间距对钢轨点动力响应的影响.随着钢轨垫层刚度和轨枕垫层刚度的减小,钢轨的振动响应增大;随着轨枕质量的增大,钢轨的振动响应减小;随着轨枕间距的减小,大部分频段内的振动响应减小,小频段内的振动响应值增加;钢轨垫层阻尼、轨枕垫层阻尼对钢轨的振动响应基本不产生影响.