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车—线—桥耦合振动及其对邻近建筑物的影响

魏永明  
【摘要】:随着科学技术的不断进步,我国交通运输系统在规模和技术上也有了很大提高。各种轨道交通系统中,车辆运行速度在不断加快,车流密度日益增加,车辆载重也不断加大。车辆与结构(桥梁、房屋建筑等)的动力相互作用问题越来越受到人们的关注。尤其是客运专线高速列车在我国相继投入运营,车-线-桥耦合振动及其对周围环境的影响已成为十分重要的研究课题。受国家自然科学基金项目“高速列车荷载作用下桥墩-桩-软土地基体系动力相互作用理论及试验研究”(编号:50808177)的资助,本文在前人研究的基础上,开展了以下的研究工作: 1.建立了车-线-桥-场地土-邻近建筑物耦合振动系统三维有限元分析模型 通过对ANSYS软件的二次开发,建立了考虑车体和转向架的沉浮、横摆、点头、摇头、侧滚5个自由度,每个轮对有横摆、摇头两个自由度,每辆车共有23个自由度的二系悬挂体系车辆模型。建立了考虑钢轨和轨下垫层的桥梁模型,并通过ANSYS提供的动力接触单元建立了轮对与钢轨的轮轨动力接触模型。在土体计算域截断处采用粘弹性人工边界模拟半无限域土体,并在计算土体上建立一栋五层框架结构。 2.土-结构动力相互作用对车-线-桥耦合振动的影响 选取高速铁路中常见的32m简支箱梁桥,并考虑桥梁支座的影响,研究了车辆类型、列车行车速度、场地土类型、轨道不平顺等级等不同参数对车-线-桥动力响应的影响。 3.车-线-桥耦合振动对自由场地振动传播特性的影响 建立了车-线-桥-场地土三维有限元模型,研究了行车速度、场地土类型、车辆类型、轨道不平顺等级等不同参数下车-线-桥耦合振动对自由场地振动传播特性的影响。 4.车-线-桥耦合振动对邻近建筑物的影响 交通系统引发的环境振动会激励邻近建筑物的振动,并进一步诱发室内结构和家具的二次振动和噪声。本文分析了振源距离、场地土特性、轨道不平顺等因素对建筑物振动的影响。


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