車-隧耦合條件下地鐵隧道的動力響應(yīng)分析及對周邊環(huán)境影響的評估研究.pdf

1、現(xiàn)階段有關(guān)車輛、軌道-隧道體系的動力相互作用方面的研究報(bào)道還較少，還處在探索階段。但由于近年來地鐵在我國的軌道交通中被大力采用，因此開展車輛-隧道耦合條件下地鐵隧道的動力響應(yīng)分析及對周邊環(huán)境影響的評估研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文在充分考慮車輛-隧道整體大系統(tǒng)條件下分別建立車輛、軌道-隧道模型和耦合動力方程，對車輛-隧道動力耦合作用進(jìn)行了理論分析，主要分析思路和結(jié)論總結(jié)如下：
　　 ⑴在考慮車體豎向振動、一系懸掛的豎向振動以及輪對

2、的豎向振動情況下建立了車輛振動模型和振動方程。通過車輛與軌道的位移相容條件，把車輛方程與離散化的軌道-隧道振動方程聯(lián)系起來構(gòu)成了反映車輛-軌道系統(tǒng)性的動力耦合模型和方程組。
　　 ⑵開發(fā)了用于車輛-隧道耦合動力分析的數(shù)值仿真程序，從車輛運(yùn)行品質(zhì)匹配關(guān)系出發(fā)，結(jié)合圍巖等級、軌道的結(jié)構(gòu)類型、隧道的斷面類型以及地鐵車輛的運(yùn)行速度變化等各種不同工況條件，進(jìn)行了大量的計(jì)算分析，分析了系統(tǒng)參數(shù)的變化對車體豎向振動加速度、車輛動輪重、輪重減載

3、率、鋼軌的豎向位移、隧道圍巖頂部的豎向位移、隧道圍巖頂部的豎向應(yīng)力等不同評價(jià)指標(biāo)的影響。
　　 (3)研究發(fā)現(xiàn)：①同等條件下隧道圍巖等級對行駛車輛的各項(xiàng)指標(biāo)的影響很小，其中車體豎向加速度、動輪重、輪對減載率隨著圍巖由好變差而逐漸減小，而鋼軌豎向位移、基床表層豎向位移、基床表層豎向應(yīng)力隨著圍巖由好變差而逐漸增大，可以確定當(dāng)列車行駛在周圍是Ⅲ級圍巖的隧道里面，各項(xiàng)指標(biāo)趨于合理；②通過對比分析得出軌枕嵌入式無碴軌道設(shè)有彈性墊層和橡膠套

4、靴等多層彈性材料，可以起到良好的減振降噪效果，優(yōu)于軌枕埋入式無碴軌道的趨勢；③在軌道板類型相同的情況下，軌道板剛度對車輛運(yùn)行的各項(xiàng)指標(biāo)貢獻(xiàn)不大，靠盲目的提高軌道板剛度來改善隧道的受力性能是不可取的；④分析還表明，隧道斷面類型的選取只與隧道建設(shè)時(shí)施工方法有關(guān)，當(dāng)隧道運(yùn)營后，對行駛車輛的安全性、舒適性的影響不大，可以忽略；⑤列車行駛速度對行駛車輛的安全性、舒適性的影響顯著，當(dāng)時(shí)速較低的情況下，各指標(biāo)都隨著車速的提高而增大，變化幅度較大，但時(shí)