滬寧城際高速鐵路振動(dòng)及其對(duì)周?chē)h(huán)境影響研究.pdf

1、隨著鐵路網(wǎng)的加密和列車(chē)運(yùn)行速度的提高，列車(chē)運(yùn)行引起的振動(dòng)問(wèn)題愈發(fā)突出，振動(dòng)過(guò)大會(huì)對(duì)列車(chē)運(yùn)行的舒適性和安全性、周邊結(jié)構(gòu)物的正常使用和安全以及沿線居民的正常生活造成影響，并進(jìn)一步引發(fā)鋼軌疲勞屈服、軌道結(jié)構(gòu)沉降、路基土體擾動(dòng)等問(wèn)題。近年來(lái)建成通車(chē)的滬寧城際鐵路設(shè)計(jì)時(shí)速超過(guò)300公里，穿越大量人口稠密區(qū)和軟土地區(qū)，且部分路段緊鄰既有京滬鐵路，因此，其高速運(yùn)行列車(chē)引起的振動(dòng)問(wèn)題備受關(guān)注。本文以滬寧城際鐵路為研究對(duì)象，采用理論分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的

2、研究方法，對(duì)滬寧城際鐵路振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)研究，主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
　　(1)針對(duì)滬寧城際鐵路高架段和路基段進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)從時(shí)域和頻域內(nèi)進(jìn)行分析，得到了鋼軌、軌道板、底座板、橋墩、路基邊坡以及地面等處的振動(dòng)響應(yīng)。測(cè)試結(jié)果表明，線路結(jié)構(gòu)形式和車(chē)速對(duì)振動(dòng)有較明顯的影響，而車(chē)型及編組長(zhǎng)度對(duì)振動(dòng)影響較小;橋梁支座附近的底座板振動(dòng)較大，設(shè)計(jì)及維護(hù)中應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)。
　　(2)采用基于頻域功率譜等效的數(shù)值模擬方法由國(guó)內(nèi)

3、外典型高速軌道譜密度函數(shù)計(jì)算得到軌道不平順時(shí)域樣本，通過(guò)滬寧城際軌道不平順與典型高速軌道譜在時(shí)域和頻域內(nèi)的對(duì)比分析，結(jié)果表明，滬寧城際鐵路軌道平順性較好，軌道不平順?lè)导肮β首V密度優(yōu)于參與對(duì)比的其他四種軌道譜。
　　(3)研究建立了列車(chē)—板式無(wú)砟軌道耦合動(dòng)力學(xué)模型，以滬寧城際軌道不平順和國(guó)內(nèi)外四種典型高速軌道譜作為輪軌激勵(lì)輸入，對(duì)列車(chē)動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了計(jì)算分析。結(jié)果表明，列車(chē)動(dòng)力響應(yīng)隨車(chē)速的增大而增大，軌道平順性較好時(shí)呈小幅均勻增長(zhǎng)，

4、軌道平順性較差時(shí)隨車(chē)速增加增幅較大;在滬寧城際軌道不平順激擾下，車(chē)速達(dá)到400km/h時(shí)仍能保證列車(chē)平穩(wěn)運(yùn)行。
　　(4)研究建立了軌道—土體有限元模型，計(jì)算得到了地面的振動(dòng)響應(yīng)，通過(guò)與測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了有限元模型的合理性。并針對(duì)地基土質(zhì)、車(chē)速、軌道不平順、地基加固等條件對(duì)環(huán)境振動(dòng)的影響進(jìn)行了計(jì)算分析，結(jié)果表明:地基土質(zhì)、車(chē)速和軌道平順性對(duì)環(huán)境振動(dòng)有較明顯的影響;滬寧城際鐵路采用的樁網(wǎng)復(fù)合地基具有良好的加固減振效果，且距離地

5、基加固區(qū)越近，減振效果越明顯，距線路中心線10m處地面振動(dòng)加速度峰值下降約33.8％。
　　(5)研究建立了列車(chē)—有砟軌道耦合動(dòng)力學(xué)模型，計(jì)算得到京滬鐵路列車(chē)移動(dòng)荷載;并擴(kuò)展建立了包含滬寧城際鐵路和京滬鐵路軌道結(jié)構(gòu)的有限元模型，模擬滬寧城際鐵路和京滬鐵路同時(shí)行車(chē)情況下的地基土體應(yīng)力和累積塑性變形。計(jì)算結(jié)果表明，線路結(jié)構(gòu)間距為5m條件下，高速鐵路行車(chē)導(dǎo)致京滬鐵路地基土體累積變形量增加18.36％，線間距的減小對(duì)既有線地基土體累積塑性