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《北京交通大学》 2009年
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地铁列车运行引起的隧道及自由场动力响应数值预测模型研究

刘卫丰  
【摘要】:地铁列车运行引起的振动会造成一定的环境影响,它可能引起邻近建筑物的开裂,可能干扰精密仪器的正常使用,还可能影响沿线人们的正常生活,因此如何高效准确地预测地铁列车运行在隧道、地层和建筑物中引起的动力响应,成为一个非常有现实意义的课题。 正在建设的北京地铁4号线北京大学东门站北侧区间近距离经过北京大学物理实验室,而此实验室内有大量的精密仪器,所以将来地铁4号线运营引起的振动是否会影响精密仪器的正常工作,备受关注。本文的主要工作是建立一个地铁列车运行引起的隧道及自由场动力响应的数值预测模型,并利用此模型预测了北京地铁4号线北京大学东门站北侧区间的动力响应,并探讨了浮置板轨道的减振特性,为北京大学物理实验室精密仪器的减振问题提供了理论支持。本文的主要研究内容如下: (1)利用隧道—自由场动力相互作用系统在隧道轴线方向上的周期性或一致性,提出了一个在频率—波数域内的三维周期性有限元—边界元耦合的数值模型。此模型利用有限元法模拟隧道结构,利用边界元法模拟自由场。采用Floquet变换可以把无限长的隧道及自由场的网格划分限制在一个基本元内,先计算出这个基本元的动力响应,然后利用Floquet逆变换计算出整个隧道及自由场上的振动响应。此模型由于只是在基本元内划分网格,相对于传统的三维模型,其计算效率大大提高。采用Craig-Bampton子结构法在隧道—自由场动力相互作用系统中加入轨道结构,即轨道—隧道—自由场动力相互作用问题,Craig-Bampton子结构法的优点是不必再重新计算自由场的刚度矩阵,提高了计算效率。 (2)利用直接刚度法推导了水平成层无限半空间或全空间土体的Green函数,此Green函数用于本文建立的三维周期性有限元—边界元耦合模型中边界积分方程的计算。 (3)在频率—波数域内推导了移动荷载作用下隧道及自由场的动力响应解,此解把地铁列车运行引起的动力响应问题归结到计算频率—波数域内的传递函数和频域内的移动轴荷载的问题上,传递函数采用三维周期性有限元—边界元耦合的数值模型来计算,移动轴荷载主要考虑为频域内轨道不平顺情况下的轮轨接触力。 (4)介绍了北京大学物理实验室内外以及北京地铁1号线东单站至建国门站区间的现场振动测试,详细分析了道路交通振动和地铁交通振动以及两者共同作用下的振动响应特性。 (5)采用三维周期性有限元—边界元耦合的数值模型对北京地铁1号线东单站至建国门站区间隧道和自由场进行建模,并利用此区间的现场振动测试对数值模型的计算进行了验证,结果表明此模型具有良好的适用性。 (6)利用此模型对北京地铁4号线北京大学东门站北侧区间的动力响应进行了预测,并与现场实测的环境振动进行叠加,得到了地铁交通与环境振动共同作用下自由场及物理实验室内的动力响应,进而研究了地铁4号线运营后对实验室内精密仪器的影响程度。最后利用此模型计算了北京大学东门站北侧区间在采用浮置板轨道情况下的动力响应,并探讨了浮置板轨道的减振效果及减振特性。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:U451.3

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 马蒙;韩嵩;刘维宁;刘卫丰;孙晓静;王文斌;李克飞;;地铁与路面交通振动对精密仪器的影响测试[J];北京交通大学学报;2012年04期
2 马蒙;刘维宁;丁德云;Degrande G;刘卫丰;;地铁列车振动对精密仪器影响的预测研究[J];振动与冲击;2011年03期
3 刘卫丰;刘维宁;马蒙;李克飞;王文斌;;地铁列车运行引起的振动对精密仪器的影响研究[J];振动工程学报;2012年02期
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1 王文斌;基于脉冲实验的地铁环境振动响应传递函数预测方法研究[D];北京交通大学;2011年
2 马蒙;基于敏感度的地铁列车振动环境影响预测及动态评价体系研究[D];北京交通大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 钱七虎;岩土工程的第四次浪潮[J];地下空间;1999年04期
2 夏禾,吴萱,于大明;城市轨道交通系统引起的环境振动问题[J];北方交通大学学报;1999年04期
3 ;关于机车车辆/轨道系统随机激励函数的研究[J];长沙铁道学院学报;1985年02期
4 廖振鹏,刘晶波;离散网格中的弹性波动(Ⅰ)[J];地震工程与工程振动;1986年02期
5 刘晶波,廖振鹏;离散网格中的弹性波动(Ⅱ)——几种有限元离散模型的对比分析[J];地震工程与工程振动;1989年02期
6 廖振鹏,刘晶波;波动的有限元模拟——基本问题和基本研究方法[J];地震工程与工程振动;1989年04期
7 刘晶波,廖振鹏;离散网格中的弹性波动(Ⅲ)——时域离散化对波传播规律的影响[J];地震工程与工程振动;1990年02期
8 高广运,李伟;二维地基波阻板隔振分析[J];地震工程与工程振动;2005年02期
9 刘晶波;杜义欣;杜修力;王振宇;伍俊;;3D viscous-spring artificial boundary in time domain[J];Earthquake Engineering and Engineering Vibration;2006年01期
10 张楠,夏禾,DE ROECK Guido;高速铁路铰接式列车车桥系统动力响应分析[J];工程力学;2004年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭幼丹;程晓农;;变模温注塑冷热交替循环流体系统设计[J];工程塑料应用;2011年12期
2 刘纪陆;利用分段Lagrange插值函数求解梁的强迫振动[J];四川建筑科学研究;2000年04期
3 刘纪陆;利用Birkhoff多项式求解结构动力响应的新方法[J];四川建筑科学研究;2001年04期
4 陈奕柏;韩建刚;黄义;;粘弹性梁的随机反应理论分析[J];四川建筑科学研究;2007年05期
5 谷音;刘晶波;;三维结构—地基动力系统高效算法精度问题研究[J];四川建筑科学研究;2007年05期
6 李岩;盛洪飞;陈彦江;;模态综合理论在斜拉桥抖振时域分析中的应用[J];四川建筑科学研究;2008年05期
7 石飞停;;高速公路钢筋混凝土桥梁地震易损性曲线建立方法[J];四川建筑科学研究;2008年06期
8 李扬;李自力;;铅芯橡胶支座参数对隔震储罐地震响应的影响[J];四川建筑科学研究;2009年04期
9 鲜荣;廖海黎;李明水;;空间网壳结构风振系数计算分析[J];四川建筑科学研究;2009年05期
10 郝婷玥;陈贵清;马卫华;;地震作用下埋地管道横向振动分析[J];四川建筑科学研究;2010年02期
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1 王立涛;马怀发;陈厚群;刘金朝;;水工结构动态响应并行计算研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
2 谯雯;刘国明;;基于黏弹性人工边界的防洪堤动力有限元分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
3 谷敏杰;李绪泉;王刚;;列车空调风道用消声器的性能研究[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C];2011年
4 朱虹;施嘉伟;吴智深;Hesham Diab;;快速荷载下FRP片材-混凝土界面性能试验研究[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
5 陈召;;振动法识别张弦结构的索力[A];第十一届后张预应力学术交流会论文集[C];2011年
6 钱伟鑫;李丹;;CNG加气站压缩机噪声控制[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
7 谢荣基;彭良兵;万宇鹏;;某酒店中央新风系统振动噪声控制[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
8 周远波;谢荣基;鄂治群;;西南民族大学录音棚声学设计[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
9 姜在秀;王佐民;;缝隙对构件隔声量的影响[A];第二届西安-上海两地声学学术会议论文集[C];2011年
10 葛东明;;面向控制的弹性高超声速飞行器一体化解析式建模[A];全国结构振动与动力学学术研讨会论文集[C];2011年
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1 郭庆勇;非保守系统Fourier卷积型拟变分原理研究及应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王学庆;考虑土—结构动力相互作用的巨型框架隔震悬挂结构动力响应分析[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 魏浩征;高压直流输电系统可听噪声预测系统的研究[D];合肥工业大学;2010年
4 赵晓丹;基于非先验函数系的信号识别[D];江苏大学;2010年
5 曲建军;基于提速线路TQI的轨道不平顺预测与辅助决策技术的研究[D];北京交通大学;2011年
6 马立峰;动荷载条件下多年冻土区斜坡路基稳定性研究[D];北京交通大学;2011年
7 姚锦宝;考虑土—结构动力相互作用的轨道交通引起的环境振动及隔振措施研究[D];北京交通大学;2010年
8 于艳丽;桥建合一大型站房结构关键技术研究[D];武汉理工大学;2010年
9 赵平;高速铁路站场设计及参数优化研究[D];北京交通大学;2011年
10 郜新军;地震及列车竖向荷载作用下大跨桥梁动力响应分析研究[D];北京交通大学;2011年
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1 马飞飞;框架结构轻钢加层的地震反应分析研究[D];山东科技大学;2010年
2 丁晓;泡沫铝复合结构声学性能分析与实验研究[D];山东科技大学;2010年
3 郭晓斌;罗茨鼓风机低噪声结构与内流数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
4 石琢;纤维/颗粒—树脂基层合复合材料的吸声性能研究[D];浙江理工大学;2010年
5 张明飞;带嵌件注塑模具冷却过程的边界元分析[D];郑州大学;2010年
6 王永伟;框架一剪力墙结构抗震性能分析[D];郑州大学;2009年
7 张琰鑫;农村夯土类住宅抗震性能研究[D];郑州大学;2010年
8 周斌;四桨两舵大型船舶螺旋桨的面元法设计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 邹欢;双层壳体结构水下辐射声场数值预报方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 刘丽媛;增压器噪声控制与进气消声器设计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
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1 张昀青,王秀英;地下铁道列车运行时对环境影响的研究现状[J];北方交通大学学报;2003年04期
2 栗润德;张鸿儒;刘维宁;;北京地铁1号线地面振动响应测试与分析[J];北京交通大学学报;2007年04期
3 刘卫丰;刘维宁;;弹性地基梁动力响应的Floquet变换解法[J];北京交通大学学报;2008年04期
4 贾颖绚;郭猛;刘维宁;张新金;刘卫丰;;列车振动荷载对古建筑的动力影响[J];北京交通大学学报;2009年01期
5 马蒙;刘维宁;丁德云;;地铁列车引起的振动对西安钟楼的影响[J];北京交通大学学报;2010年04期
6 夏禾,吴萱,于大明;城市轨道交通系统引起的环境振动问题[J];北方交通大学学报;1999年04期
7 闫维明;张祎;任珉;冯军和;聂晗;陈建秋;;地铁运营诱发振动实测及传播规律[J];北京工业大学学报;2006年02期
8 高广运;何俊锋;李志毅;杨先健;;列车运行引起的地面振动衰减分析[J];交通科学与工程;2010年01期
9 夏禾,曹艳梅;轨道交通引起的环境振动问题[J];铁道科学与工程学报;2004年01期
10 闫维明;聂晗;任珉;冯军和;张衤韦;陈建秋;;地铁交通引起地面振动的实测与分析[J];铁道科学与工程学报;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 杨先健;潘复兰;;环境振动中古建筑的防振保护[A];中国土木工程学会第七届土力学及基础工程学术会议论文集[C];1994年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 王文斌;基于脉冲实验的地铁环境振动响应传递函数预测方法研究[D];北京交通大学;2011年
2 周华飞;移动荷载作用下结构与地基动力响应特性研究[D];浙江大学;2005年
3 边学成;高速列车运动荷载作用下地基和隧道的动力响应分析[D];浙江大学;2005年
4 申跃奎;地铁激励下振动的传播规律及建筑物隔振减振研究[D];同济大学;2007年
5 王田友;地铁运行所致环境振动与建筑物隔振方法研究[D];同济大学;2008年
6 孙晓静;地铁列车振动对环境影响的预测研究及减振措施分析[D];北京交通大学;2008年
7 丁德云;地铁列车振动环境响应低频特征的分析与研究[D];北京交通大学;2010年
8 贾颖绚;基于解析的车轨耦合模型及地铁对环境的振动影响研究[D];北京交通大学;2009年
9 栗润德;地铁列车引起的地面振动及隔振措施研究[D];北京交通大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 于海平;城市轨道交通微幅振动对西安南城墙的影响分析[D];西安建筑科技大学;2011年
2 韩广森;城市轨道交通微幅振动对古建筑的影响[D];西安建筑科技大学;2011年
3 姚玲;砖石古塔动力特性建模技术的研究与应用[D];扬州大学;2003年
4 张厚贵;北京铁路地下直径线列车振动对邻近地铁结构影响的研究[D];北京交通大学;2007年
5 陈瑞春;西安地铁列车振动对钟楼影响的研究[D];北京交通大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 金浩;刘维宁;;基于功率流法梯式轨枕轨道减振性能研究[J];地震工程与工程振动;2012年03期
2 马蒙;韩嵩;刘维宁;刘卫丰;孙晓静;王文斌;李克飞;;地铁与路面交通振动对精密仪器的影响测试[J];北京交通大学学报;2012年04期
3 杨宜谦;尹京;刘鹏辉;董振升;姚京川;;清华大学精密仪器环境振动影响评价[J];桂林理工大学学报;2012年03期
4 马蒙;刘维宁;王文斌;;基于敏感度的地铁振动动态预测评价体系[J];都市快轨交通;2012年06期
5 涂勤明;雷晓燕;;地铁引起大地振动的有限元分析[J];华东交通大学学报;2013年01期
6 欧阳康淼;尹京;杨宜谦;;地铁折返线环境振动试验研究[J];铁道建筑;2012年11期
7 屈文俊;夏倩;;地铁环境下既有建筑结构的减隔振方法研究[J];建筑科学与工程学报;2012年01期
8 黄凯;白鸿柏;李冬伟;郝慧荣;刘树峰;李玉龙;;轨道减振措施及研究现状[J];新技术新工艺;2012年08期
9 金浩;刘维宁;;蚁群算法耦合LS-DYNA梯式轨枕轨道动力特性优化[J];振动与冲击;2013年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 马蒙;基于敏感度的地铁列车振动环境影响预测及动态评价体系研究[D];北京交通大学;2012年
【二级参考文献】
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1 李伟,高广运;二维层状地基空沟主动隔振分析[J];地下空间;2004年03期
2 陈实,徐国彬,高日;列车振动对铁路沿线结构物影响的动力分析[J];北方交通大学学报;1998年04期
3 夏禾,吴萱,于大明;城市轨道交通系统引起的环境振动问题[J];北方交通大学学报;1999年04期
4 宗福开;波传播问题中有限元分析的频散特性及离散化准则[J];爆炸与冲击;1984年04期
5 曾三元;吴应暄;;铁道车辆垂向随机动态响应[J];长沙铁道学院学报;1984年01期
6 廖振鹏,杨柏坡,袁一凡;暂态弹性波分析中人工边界的研究[J];地震工程与工程振动;1982年01期
7 廖振鹏;无限弹性介质中暂态标量波问题的有限模型[J];地震工程与工程振动;1982年04期
8 廖振鹏,刘晶波;离散网格中的弹性波动(Ⅰ)[J];地震工程与工程振动;1986年02期
9 刘晶波,廖振鹏;地震波散射问题的数值解[J];地震工程与工程振动;1987年02期
10 刘晶波,廖振鹏;离散网格中的弹性波动(Ⅱ)——几种有限元离散模型的对比分析[J];地震工程与工程振动;1989年02期
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1 何兆琮;横向分布力作用下饱和半空间Green函数分析[J];佛山科学技术学院学报(自然科学版);2004年03期
2 侯典国;;二阶m点边值问题的可解性[J];烟台大学学报(自然科学与工程版);2008年03期
3 贾图壁;董瑞;;深圳地铁交通与奥的斯环保电梯再续前缘[J];建设科技;2007年09期
4 梁晓琦;世界上一些城市的地铁交通发展概况[J];地下空间;1986年01期
5 张宇;吸引势情况下非线性Schrodinger模型的Green函数[J];哈尔滨建筑大学学报;1994年01期
6 林皋,李炳奇,申爱国;半无限弹性空间域内点加振格林函数的计算[J];力学学报;1994年05期
7 李宏亮,刘殿魁;SH波作用下圆形夹杂与裂纹的相互作用[J];哈尔滨工程大学学报;2004年05期
8 赵天玉;;调和方程Neumann问题Green函数的研究[J];长江大学学报(自然科学版);2011年01期
9 朱健;地铁消防安全措施模糊评价[J];消防科学与技术;2005年S1期
10 耿英;邓彩霞;白婷婷;;H~2[a,b]空间中再生核函数的构造[J];哈尔滨理工大学学报;2010年02期
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1 赵光;史延冰;;以地铁为导向的上盖物业规划研究——以天津市为例[A];转型与重构——2011中国城市规划年会论文集[C];2011年
2 林艳新;陈云霞;;沈阳地铁开发的原则与发展思路分析[A];创新沈阳文集(C)[C];2009年
3 黄歆;汪承灏;应崇福;;压电晶体高速头波的Green函数[A];中国声学学会2001年青年学术会议[CYCA'01]论文集[C];2001年
4 王柏生;;基于振动测试的大跨桥梁损伤检测[A];振动工程学报(工程应用专辑)[C];2001年
5 白国良;李红星;陈爱国;朱佳宁;;某工业厂房动力特性测试[A];振动利用技术的若干研究与进展——第二届全国“振动利用工程”学术会议论文集[C];2003年
6 陈曦;;上海地铁交通综合体中的零售商业服务特征探析——以徐家汇地区为例[A];生态文明视角下的城乡规划——2008中国城市规划年会论文集[C];2008年
7 方铭;罗银淼;;城市人行天桥振动测试研究[A];华东五省振动工程学会第五届学术交流会论文集[C];2001年
8 韩新;侯忠辉;徐国;;地铁灾害事故应急处置协同指挥研究[A];中国土木工程学会第十二届年会暨隧道及地下工程分会第十四届年会论文集[C];2006年
9 王晓;曹云;陈亮;杜涵文;殷立新;;SSRF中BPM支撑的机械稳定性分析(英文)[A];第三届全国粒子加速器技术学术交流会论文集[C];2007年
10 李斯海;王昆明;罗崇篪;卓效明;;仙岳山隧道施工爆破振动测试及理论分析[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年
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1 汤建华 林兰;我市着手编制地铁交通规划[N];镇江日报;2010年
2 本报记者 刘义 杨光;见证古城地铁元年[N];陕西日报;2011年
3 本报记者 杨光;地铁:充分体现了社会公平[N];陕西日报;2011年
4 本报特约评论员 邓聿文;攀比建设地铁,跃进之风不可长[N];新华每日电讯;2011年
5 记者 胡利强 轩辕杨子;古城和地铁的穿越之恋[N];西安日报;2011年
6 采访 本报记者 李鹏;大修地铁要科学[N];北京科技报;2011年
7 中南财经政法大学社会发展研究中心主任 乔新生;我国需要自己的地铁经济学[N];中国经济导报;2011年
8 本报记者 赵曦;服务比配套设施更缺乏 京地铁管理待完善[N];消费日报;2011年
9 本报通讯员 王崇燕 本报记者 李元程;他心里记着那些好……[N];工人日报;2011年
10 本报记者 刘廷艳;长春地铁如何经营?[N];协商新报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘卫丰;地铁列车运行引起的隧道及自由场动力响应数值预测模型研究[D];北京交通大学;2009年
2 杨伟超;运营地铁内污染物浓度的计算方法及应用研究[D];中南大学;2010年
3 杨晖;地铁空间内空气与火灾烟气流动特性的数值研究[D];北京交通大学;2010年
4 荆瑞华;一类超线性椭圆方程解的集中现象[D];华东师范大学;2005年
5 李宏亮;SH波作用下孔洞、夹杂与直线形裂纹的相互作用[D];哈尔滨工程大学;2004年
6 杨在林;SH波作用下半空间中夹杂与裂纹的相互作用[D];哈尔滨工程大学;2005年
7 董和平;使用近场数据的某些半平面散射和反散射数学问题的研究[D];吉林大学;2008年
8 孙砚飞;基于光纤光栅传感的桥梁损伤识别与评估系统研究[D];武汉理工大学;2008年
9 魏继东;有限元最佳超收敛后处理技术[D];湖南师范大学;2009年
10 陈志刚;平面SH波在界面任意形孔洞和孔边裂纹上的散射[D];哈尔滨工程大学;2003年
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1 齐敏;构成艺术在地铁空间设计中的应用研究[D];吉林建筑工程学院;2010年
2 齐雪松;地铁壁画艺术研究[D];中国美术学院;2011年
3 钱江;沈阳地铁导向标识系统的设计研究[D];沈阳航空航天大学;2011年
4 陈俏;地铁空间理性导识系统研究[D];东北林业大学;2012年
5 黄晓红;色彩在地铁换乘空间设计中的应用[D];苏州大学;2012年
6 薛磊;基于“认知地图”的地铁导视系统研究[D];中央美术学院;2011年
7 陈帅;我国地铁投融资模式创新探析[D];中国社会科学院研究生院;2012年
8 靳颖;地铁空间公共艺术设计方法的研究[D];中国美术学院;2012年
9 尹磊;现代城铁建筑空间的文化构成要素[D];西安建筑科技大学;2011年
10 赵义军;地铁综合体出入口设置研究[D];西南交通大学;2012年
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