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移动荷载作用下地基土动力响应计算方法的研究

王国波  
【摘要】: 随着我国轨道交通的不断发展,列车运行速度的不断提高,交通荷载引起的振动对周围环境的影响越来越受到人们的关注。因此,为了评价轨道系统引起的振动对轨道沿线环境的影响,对移动荷载作用下地基土动力响应的分析与计算具有十分重要的实际意义。 要做出正确、适当的环境振动评价,首先要清楚列车运行时振动产生的机理及其传播规律。轨道结构一般包括轨道、轨道扣件、枕木、碎石垫层。而列车运行时,车轮和轨道之间存在着相互作用,由于轮重的作用使轨道产生弯曲变形,弯曲波就通过轨道各成分传给地基土并向四周传播,从而进一步诱发建筑物的二次振动。基于以上分析,本文的主要内容可总结为如下几点: 1、首先采用分层法进行移动荷载作用下地基土的位移计算,然后进行速度、加速度和频谱特性分析。其意义在于:一方面它简化了计算,得到了近似解;另一方面,该分析是后面分析耦合体系的基础。 2、以第二章得出的结论为基础,考虑轨道和地基土的耦合作用,分别计算了不同荷载模型(车辆模型)、轨道模型以及地基土模型时地基土的动力响应。对比分析了不同参数对地基土响应的影响:对地基土模型考虑了地基土厚度、弹性半无限空间模型和刚性地基模型;对轨道模型考虑了单梁模型和双梁模型,对荷载模型:分别将荷载模拟为一集中点荷载、单自由度集中荷载和双自由度体系。通过对比分析,得到了一些有用的结论,这些结论对评价由轨道系统引起的振动对环境的影响有着很重要的实际意义。 3、详细推导了薄层单元法的基本理论过程,计算了单位移动荷载作用下地基土的动力响应,并将此时得出的结果与第二章中用分层法计算出的结果进行比较。虽然薄层单元法是一种有限元算法,而分层法是一种解析算法,但比较表明:两种方法计算出的结果十分接近,从而证明了薄层单元法的可行性。 最后,在全面总结全文工作的基础上,提出了文章尚需深入研究的问题。


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