巖層地鐵振動特性及應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，隨著我國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，緩解交通壓力、節(jié)能減排已成為各大城市發(fā)展規(guī)劃中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目之一。其中軌道交通以其便捷、迅速、環(huán)保、運量大等優(yōu)點在我國許多大城市得到了迅猛發(fā)展，但由此產(chǎn)生的鐵路沿線的振動問題也日趨突出，已引起人們的普遍關(guān)注。
　　 我國絕大多數(shù)地鐵是在土層條件下修建的，但目前尚只有青島和重慶是在巖質(zhì)地層條件下修建地鐵。由于在巖質(zhì)條件下，地鐵埋置在剛度較大的巖層中，振動衰減較慢，振動

2、影響較遠(yuǎn)，因此對青島地鐵振動的研究顯得至關(guān)重要，有著明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。結(jié)合青島地鐵工程實際，本文的主要研究工作如下：
　　 (1)為便于探討地鐵軌道結(jié)構(gòu)的振動特性及輪軌激振力的模擬，在已有研究的基礎(chǔ)上，分析了目前常用的列車、軌道及列車-軌道耦合的豎向振動模型，推導(dǎo)了其運動微分方程；
　　 (2)借助通用有限元仿真分析軟件ANSYS12.0建立了軌道梁模型，得到靜力影響長度約為4.2m，并由此推導(dǎo)了軌道結(jié)構(gòu)剛度公式

3、。同時以單自由度體系為例，推導(dǎo)了軌道動剛度公式，公式表明：軌道動剛度為一變化的量值，它與結(jié)構(gòu)的自振頻率，阻尼及外荷載的激勵頻率、作用時間有關(guān)。依據(jù)單自由度體系的運動方程分析了系統(tǒng)的隔振原理：宜從系統(tǒng)的質(zhì)量、剛度及阻尼三方面著手減振；
　　 (3)結(jié)合青島上覆軟弱層薄，下層堅硬的強風(fēng)化巖質(zhì)環(huán)境，利用ANSYS12.0建立了隧道-地層有限元模型，研究了地鐵振動在巖質(zhì)地層中傳播的規(guī)律，結(jié)果表明：振動衰減規(guī)律大致同土層環(huán)境下地鐵的振動相

4、似，但在距隧道中心35m處存在振動加強區(qū)，這一距離及地面監(jiān)測點的振動響應(yīng)相比較大；出現(xiàn)了三個振動加強頻段：10～20Hz，35～45Hz及70～80Hz：
　　 (4)針對目前國內(nèi)外主要的減振軌道結(jié)構(gòu)(如：Cologne-Egg扣件、Vanguard扣件、彈性短枕整體道床、浮置板等四種類型)從剛度方面進(jìn)行了計算比較，結(jié)合其實際的經(jīng)濟適用性指標(biāo)，對青島地鐵減振軌道結(jié)構(gòu)的選擇提供了比選依據(jù)和方案，建議分區(qū)域，分建筑類別的方式采取相應(yīng)