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公路交通所致环境振动研究

于世浦  
【摘要】:随着交通事业的迅速发展、城市规模的日益扩大,道路交通荷载引起的振动对周围环境的影响日益突出。国内对交通荷载下的地面振动的研究开展时间不长,而且主要停留在实测,对于产生机理及传播规律研究还未深入。选用的交通车辆荷载接近真实情况与否对分析计算结果的准确性有很大影响。因而若能根据交通荷载流各参数的统计规律及分布特性,建立随机车流模拟的数学模型,实现了对道路交通荷载切合实际的模拟,不仅能使计算结果更加贴近工程实际,还能很好地提高计算结果的精度,继而使得研究的结论能更好地对工程实践进行正确指导,因此,该研究工作将具有重要的意义。在结合国内外的研究现状和进一步研究的必要性,采用理论和实验相结合的方法,在借鉴已有的研究成果的基础上,本文的主要内容及创新点如下: (1)随机交通荷载的模拟。 总结了交通荷载的特点、车辆荷载的主要影响因素以及交通荷载的经典表达形式;通过假设路面不平整为正弦函数以及把汽车简化为两自由度振动体系推导了路面不平整引起的车辆附加动荷载,并分析了其影响因素;提出一种合适的、能反映周期特点和几何小平顺的类似激振形式的力来近似的模拟汽车荷载,该模型应能反映出车辆行驶速度的影响,且形式明确;根据交通流生成模型需要两部分信息:车辆信息和交通流信息,包括车型、车重、轴重、车速、车辆横向行驶位置、车时距、车间距等参数,并考虑这些参数的随机特性和分布规律,建立随机车流模拟的数学模型,实现了对道路交通荷载切合实际的模拟。 (2)道路交通引起的地面振动试验。 通过位于北五环与北六环之间的北清路与京新高速公路交汇处临近地面在道路交通下的振动进行测量,对比分析公路临近地面测点的振动状态,研究地面公路交通所致振动随距离的衰减规律;根据波在土中传播速度与土的特性的关系通过波速试验测得土的弹性模量等参数。 (3)交通荷载引起的周围振动的数值模拟。 通过对北清路的交通荷载的实际统计分析,并根据交通荷载流各参数的统计规律及分布特性,编写出公路随机车流仿真模拟程序,建立随机车流模拟的数学模型,进而生成较为准确、全面的仿真随机车流,实现了对道路交通荷载切合实际的模拟;利用ANSYS建立路面以及土体模型,模拟了交通荷载引起的周围振动,并且与场地实测结果比较,验证模型的可行性。


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