地鐵-房建合建體系耦合動力學(xué)及振動控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著軌道交通的不斷發(fā)展，受城市規(guī)劃、地鐵線路規(guī)劃及建筑用地等多方面因素影響，一些特殊情況下地鐵線路只能選擇穿越建筑用地，形成了地鐵-房建合建體系。地鐵-房建合建體系的出現(xiàn)很好的解決了建筑規(guī)劃用地與地鐵線路規(guī)劃用地之間的矛盾，節(jié)省了土地資源，但該體系下地鐵線路只能通過在樓內(nèi)架設(shè)高架橋或直接將地鐵鋪設(shè)于建筑結(jié)構(gòu)的樓板之上，因此隨之而來的振動問題也勢必更加惡劣。對于地鐵-房建合建體系而言，列車運(yùn)行時(shí)，地鐵與相鄰房建結(jié)構(gòu)之間相互作用，相互影響，

2、形成了一個(gè)空間耦合的振動體系，為了真實(shí)的反映列車通過時(shí)系統(tǒng)的動力響應(yīng)，必須建立一個(gè)包含車輛、軌道、下部基礎(chǔ)、房建結(jié)構(gòu)及各結(jié)構(gòu)間相互作用的空間耦合動力學(xué)模型進(jìn)行分析。對此，本文提出并建立了車輛-軌道-下部基礎(chǔ)-房建結(jié)構(gòu)空間耦合動力學(xué)分析方法，細(xì)致的考慮了車輛、軌道、下部基礎(chǔ)及建筑結(jié)構(gòu)等子模型的力學(xué)特點(diǎn)，并通過子模型間的相互作用關(guān)系實(shí)現(xiàn)了車輛、軌道、下部基礎(chǔ)及房建結(jié)構(gòu)的空間耦合振動分析?；谠摲椒?，針對地鐵-房建合建體系“線樓分離”及“線樓

3、合一”兩種合建型式下的地鐵-房建合建體系的空間振動特性進(jìn)行了系統(tǒng)分析，提出了適用于不同合建型式的結(jié)構(gòu)振動控制方法。最后，針對馬泉營車輛段地鐵-房建合建體系的減振設(shè)計(jì)案例，提出了地鐵-房建合建體系的綜合評價(jià)指標(biāo)集合，對有砟軌道及鋼彈簧浮置板軌道兩種軌道型式下馬泉營車輛段地鐵-房建合建體系的系統(tǒng)動力學(xué)特性進(jìn)行了評估。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)車輛-軌道-下部基礎(chǔ)-房建結(jié)構(gòu)空間耦合動力學(xué)仿真平臺的建立:
　　基于多體動力

4、學(xué)、有限元、接觸動力學(xué)、輪軌動力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)等相關(guān)理論，研究了車體子模型、軌道子模型、土體子模型及房建結(jié)構(gòu)子模型的建模方法，以輪軌關(guān)系及各子模型間的力學(xué)關(guān)系作為紐帶，建立了車輛-軌道-下部基礎(chǔ)-房建結(jié)構(gòu)空間耦合動力學(xué)仿真分析平臺VTFBSIM，并結(jié)合相關(guān)動態(tài)測試結(jié)果對仿真平臺的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明，本文所采建立的動力仿真平臺VTFBSIM是準(zhǔn)確可靠的。
　　(2)地鐵-房建合建體系動力特性研究
　　針對“線樓分離

5、”及“線樓合一”兩種合建體系，研究當(dāng)?shù)罔F通過時(shí)振源以及房建結(jié)構(gòu)各樓層振動的時(shí)域及頻域特性，并研究了車輛運(yùn)行條件、建筑物高度以及地鐵線樓穿越所在樓層對于各樓層振動的影響規(guī)律。
　　(3)“線樓分離”地鐵-房建合建體系綜合減振措施研究
　　研究了不同軌道結(jié)構(gòu)類型下建筑結(jié)構(gòu)各樓層振動的振動特性，對比分析了不同減振措施下各樓層振動的變化情況，研究了高架站墩臺處采用減振支座及非減振支座下各樓層的振動情況，并進(jìn)一步研究了減振支座力學(xué)參數(shù)

6、等對于系統(tǒng)動力學(xué)特性的影響規(guī)律。
　　(4)“線樓合一”地鐵-房建合建體系動力特性及振動控制研究
　　基于隔振原理提出了兩種浮置樓板結(jié)構(gòu):連續(xù)支撐浮置樓板結(jié)構(gòu)以及離散支撐浮置樓板結(jié)構(gòu)。視軌道結(jié)構(gòu)減振措施或浮置樓板結(jié)構(gòu)各為一個(gè)單重隔振系統(tǒng)，首先研究了采用單重隔振系統(tǒng)下“線樓合一”合建體系的動力學(xué)特性，并對比分析了減振軌道與浮置樓板結(jié)構(gòu)的減振效果;在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了雙重隔振系統(tǒng)下“線樓合一”體系的動力特性，分別分析了減振軌

7、道及浮置樓板類型對于雙重隔振系統(tǒng)減振效果的影響;通過將單重隔振及雙重隔振的減振效果進(jìn)行對比，提出了適用于“線樓合一”合建體系的綜合減振措施方案。
　　(5)地鐵-房建合建體系結(jié)構(gòu)振動分析實(shí)例
　　從車輛運(yùn)行安全及平穩(wěn)性、結(jié)構(gòu)疲勞傷損、房建結(jié)構(gòu)室內(nèi)環(huán)境振動及人體暴露于振動環(huán)境中的敏感性四個(gè)角度，提出了地鐵-房建合建結(jié)構(gòu)的綜合評價(jià)指標(biāo)集合，并以馬泉營車輛段地鐵-房建合建結(jié)構(gòu)減振設(shè)計(jì)為例，利用建立的車輛-軌道-下部基礎(chǔ)-房建結(jié)構(gòu)空