高架线高速铁路引起环境振动的减隔振措施研究

作     者：于辉 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：夏禾;曹艳梅

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：有限元法 高速铁路 高架桥 环境振动 减隔振 

摘      要：本文简略介绍了高速铁路高架线路引起环境振动的原因、特点以及环境振动的危害,并总结环境振动控制研究的方法和研究内容。在总结前人研究成果的基础上,介绍了环境振动减隔振措施研究的国内外现状和取得的成果。 利用数值模拟方法对高速列车通过高架桥引起的环境振动进行了分析。将系统分为两个子模型：列车—桥梁—桥墩上部子模型和基础—土体下部子模型,两个子模型通过墩底反力联系在一起。通过在上部模型中模拟移动列车荷载计算得到墩底反力,将其作用在下部子模型上,经过计算分析即可得到地面土体各点的振动。 上部子模型分析时,用移动的荷载列模拟列车;梁体和桥墩采用\NSYS中的Beam188单元模拟,该单元可以自定义截面形状;为了模拟四跨简支梁的平面模型,将墩拆分为两部分,每部分的尺寸和刚度为原有墩的一半。建立模型后,通过计算得到墩底的反力和中间两跨跨中的位移,将两部分墩底反力相加即得作用于下部模型的墩底反力。 在桩基—土体下部子模型中,桩基和土体采用Solid45单元模拟,耦合两者接触面上重合节点的所有自由度;模型底部采用固定边界,侧面采用Combine14单元模拟的三维粘弹性人工边界。将上部模型中得到的墩底反力作用在下部模型上,求解可得地面土体在无隔振措施下的振动响应。在土体模型中加入各种隔振措施,包括空沟、单排桩、实体波阻块、蜂窝波阻块,分析并进行对比,可得各种隔振措施的隔振效果。 通过无隔振措施时的分析发现,地面振动主频主要集中在低频范围。随着距桥墩距离的增加,地面各点的振动响应随之减弱。对各种隔振措施进行分析,发现均有一定的隔振效果,在屏障后地面振动明显降低,其中空沟的隔振效果相对较好。将空沟屏障应用于实际工程,分析发现隔振效果良好,有效降低了地面的振动响应。