整體道床軌道系統(tǒng)振動分析及振動環(huán)境影響評價.pdf

1、隨著城市地鐵軌道交通的迅猛發(fā)展，地鐵振動問題引起了越來越多的關(guān)注，地鐵振動會對人們的生活、學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生一定的影響。但是，對地鐵振動的認(rèn)識還不是很全面，在地鐵振動振源、地鐵振動的傳播規(guī)律及地鐵振動的減振措施等方面還需要進(jìn)一步的研究。
　　 本文結(jié)合青島地鐵科研課題和山東大學(xué)自主創(chuàng)新基金，通過理論分析、數(shù)值計算等手段，從機車—軌道結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性、軌下結(jié)構(gòu)各參數(shù)對結(jié)構(gòu)性能的影響、地鐵振動激勵荷載、振動的傳播規(guī)律、地表環(huán)境振動的預(yù)測等

2、方面進(jìn)行了系統(tǒng)全面的研究。本文的主要研究內(nèi)容有:
　　 (1).通過理論分析或有限元模擬計算，得到了機車系統(tǒng)和機車—軌道系統(tǒng)的模態(tài)信息。對機車—軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，研究各參數(shù)對結(jié)構(gòu)性能的影響，結(jié)果如下:在扣件剛度大于20kN/mm時，車體的平穩(wěn)性與結(jié)構(gòu)的力傳遞性能均能達(dá)到相對較高的水平;在單個軌枕質(zhì)量為100kg時，車輛的平穩(wěn)性較好，傳到地基的力也較小;在墊片剛度為3kN/mm時，車輛的平穩(wěn)性較好，能為乘客提供較好的舒適性，同時，

3、傳到地基的力也較小。
　　 (2).考慮線路和軌道的不平順性，推導(dǎo)得出整體道床板軌道結(jié)構(gòu)計算環(huán)境振動所使用的激勵荷載。計算結(jié)果表明，在地鐵列車運行速度為60km/h時，施加在整體道床板上的荷載幅值為42kN;在地鐵列車運行速度為70km/h時，施加在整體道床板上的荷載幅值為45kN。
　　 (3).在滿足計算精度的前提下，確定了模型尺寸和單元尺寸，使模擬計算得以在現(xiàn)有計算機性能下實現(xiàn)。根據(jù)工程數(shù)據(jù)，確定有限元模型水平范圍

4、為240m，豎向范圍為60m;粘土層的單元尺寸為0.5m，巖石層的單元尺寸為2.0m。在有限元模型的邊界處使用人工邊界，使用彈簧阻尼單元模擬，并確定了人工邊界參數(shù)的計算公式。
　　 (4).計算了海濱旅館舊址和雙山村兩處的振動，結(jié)果表明:海濱旅館舊址的結(jié)構(gòu)最大振動速度為1.50mm/s，超過了國家規(guī)定允許的結(jié)構(gòu)容許振動速度(0.15mm/s)，需要進(jìn)行減振處理;雙山村處的Z振級為76.2dB超過了環(huán)境振動標(biāo)準(zhǔn)值，需進(jìn)行減振處理。

5、研究了地表處水平速度響應(yīng)與Z振級隨水平距離的變化規(guī)律，結(jié)果表明，海濱旅館舊址處Z振級在距隧道正上方10m處取得最大值(78dB)，在10m以外的范圍內(nèi)，Z振級隨水平距離的增大而減小;雙山村段Z振級最大值(76.2dB)出現(xiàn)在隧道正上方地表處，隨水平距離的增大，Z振級呈現(xiàn)減小趨勢。
　　 (5).提出了不同地層地質(zhì)條件下地鐵列車運行引起的環(huán)境振動的預(yù)測公式。以海濱旅館段和雙山村段為例，對列車運行引起的環(huán)境振動進(jìn)行預(yù)測，并與有限元計