减振层对地铁移动荷载下环境振动影响研究

针对日益密集的轨道交通网络引发的环境振动问题,目前减振措施以轨道减振为主,而传播途径上的减振措施,因施工条件制约,其应用受到局限。由于设置减震层能有效减小隧道动力响应,故文章从结构减振的角度,探讨"围岩-初衬-减振层-二衬"的减振模式,基于荷载-结构法原理,探究泡沫混凝土、沥青、橡胶3种减振材料作为减振层的减振效果。结果表明:加设减振层能有效减小隧道衬砌结构、地层、地面的振动响应,使地面Z振级符合标准限值,泡沫混凝土层对地面振动放大效应衰减幅度最大,达9.5%,对30~80Hz频段的减振效果最明显,在实际工程中可以考虑加设泡沫混凝土层作为有效减振措施。     

地铁列车荷载的仿真模拟

地铁列车荷载模拟是进一步研究地铁振动的先决条件.针对轨道不平顺法在精度上的不足和车辆/轨道耦合模型在计算上的困难,建立列车荷载简化模型.在Simulink中仿真得到地铁列车荷载变化曲线,通过快速傅里叶变换分析列车荷载的频率成分,从而得到地铁列车荷载的模拟表达式.采用该分析方法所建的模型简单、计算速度快,同时也比不平顺法有更高的可靠性,可以满足一般性研究的需要.     

建筑物风荷载环境数值模拟研究

风荷载极值概率信息对于结构抗风可靠性设计十分重要, 基于Hermite多项式模型(Hermite polynomial model, HPM)转换过程方法由于在估计强非高斯性风荷载极值方面表现优异, 因而受到研究人员的青睐从而被广泛应用。另一方面, 该方法的使用过程烦琐且有较强的理论性, 不利于工程应用。为此, 该文基于该方法提出非高斯风荷载极值估计的经验公式, 首先系统地阐述基于HPM转换过程方法, 接着对风荷载的极值分布函数模型展开讨论, 之后通过回归分析提出风荷载极值分布函数的经验公式, 并对其适用性和精确性加以验证。研究成果表明, 仅需知晓风荷载若干统计特征的情况下, 经验公式可快速估计风荷载极值, 精度上与HPM转换过程方法基本相同, 而在效率和便捷性方面显著提升, 便于在工程中推广使用。

     

建筑物风荷载环境数值模拟研究

应用FLUENT软件的数值模拟方法,进行了单体建筑环境下的风效应仿真计算,模拟了单个建筑物的三维流场及表面风压系数,将数值模拟结果与实例风洞试验进行对比,验证了数值模拟分析结果的有效性和可行性,并在此基础上研究了风荷载环境的影响因素.     

地铁荷载作用下隧道土体变形的数值模拟

天津市区地铁隧道一般埋设于第一海相软土层中,目前针对这一海相软土层在地铁荷载下隧道周围土体变形的研究较少.本文利用ABAQUS有限元软件,模拟地铁运行荷载,对比分析隧道周围土体在竖向和水平方向上距隧道不同距离处土体的变形,结果表明:土体变形较大的区域主要集中在以隧道轴线为中心的10,m范围内,工程建设时对此区域土体要重点关注;而在30,m以外区域土体变形较小.分析结果为以后在现有地铁隧道沿线建设地下构筑物时提供了有价值的参考.     

高速移动荷载下轨道系统振动模拟的数值算法

研究了高速移动荷载作用下轨道系统振动模拟的数值算法。通过简化Fresnel函数的计算,得出了有效的数值算法。     

地铁列车荷载下人工冻融软土微观试验研究

基于地铁联络通道冻结法施工,以冻结温度和冻融周期为控制变量,对冻融土加载前、后微观结构进行电镜扫描试验.定性描述了冻融土经历动三轴加载后微观结构的孔隙特征、颗粒特征和结构连结方式.基于ImagePro Plus图像软件,对人工冻融软土微观结构中的孔隙直径、孔隙圆形度、孔隙定向频率等微观结构参数进行定量分析.结果表明:在循环荷载作用下,土体孔隙结构具有压密趋势,土颗粒破碎程度加剧,小孔隙增多,大孔隙减少,孔隙变得更加规则,孔隙呈定向性分布.对于人工冻融土而言,不同的冻结温度和冻融周期对结构破坏程度有影响,从而导致动力特性的差异.冻结温度越低,冻融循环次数越多,在循环荷载作用下将表现出更明显的结构弱化效应.     

列车荷载作用下钢桁梁桥振动响应分析

为研究列车荷载作用下桥梁的动力响应,本文以德龙烟铁路中一孔64m钢桁架桥为研究对象,采用模型实验和软件模拟的方法分别分析研究。根据相似原理进行结构模型设计,测出模型列车以不同速度在模型桥上运行时桥梁指定位置的动态响应,同时采用Midas civil仿真模拟软件,用一种"单点持续激励"的新方法来模拟列车荷载,并将上述两种方法得到的结果进行对比验证。验证结果表明,列车过桥时,桥梁跨中位置处的冲击系数随车速的增加而增大,但在某个车速附近存在异常值,并且车速和冲击系数之间不是严格线性关系。该研究对车桥耦合振动分析有较好的指导意义。     

减振孔减振效应的数值模拟研究

利用显式动力有限元软件AUTODYN研究了减振孔对岩石地下洞室爆破产生的爆炸应力波传播与衰减以及对地表和邻近地下洞室动态响应的影响与规律.通过与爆破模型试验结果进行对比,验证了 AUTODYN模拟地下洞室爆炸过程和应力波传播的有效性和准确性.通过数值模拟分析了不同减振孔参数对邻近洞室和地表的质点峰值振动速度(PPV)和...     

地铁列车荷载下软土的动力响应和长期沉降分析

为揭示地铁列车荷载作用下隧道结构和软土的动力响应和沉降特性,使用A baqus商业有限元软件建立三维分析模型,对比分析不同列车时速下土体和衬砌的动力响应,并使用经验公式预测软土地基在长期循环列车荷载作用下的累积变形.研究结果表明:相同速度下,隧道衬砌结构各部分沉降规律并无明显区别,隧道周围土体的沉降随分析点深度的不断增...     

重载列车振动荷载下交叉隧道动力响应分析

结合某段交叉隧道的工程实例,采用三维有限差分软件对重载列车振动荷载下交叉隧道进行数值模拟,分析振动荷载对既有结构的动力响应影响规律.研究结果表明:既有结构最大沉降发生在交叉点处,且沉降趋势向两侧逐渐减小;道床受列车振动荷载影响最大,拱腰次之,拱顶最小;在重载列车振动荷载作用下,各监测点处的瞬时加速度均较大,在传播过程中加速度变化呈现正弦规律;列车运行时振动频率分布在0~20Hz范围内,表明重载列车通过时对交叉隧道引起低频高幅值振动.     

地铁高架桥列车振动荷载对邻近构筑物受力变形的影响

为分析新建地铁高架桥运营期列车振动荷载对近接敏感构筑物的影响,基于长沙地铁1号线北延线高架桥上跨既有高速公路与干线铁路,针对两侧紧邻既有桥台桩基和框架桥,建立列车振动荷载下高架桥–地层–既有结构的动力耦合数值模型,分析地层与既有结构的不同深度动力响应随时间变化规律,以及列车运行速度、轴重、近接距离、地层加固模量、阻尼比分别对桥台桩基和框架桥的水平位移、速度和加速度的影响规律。结果表明：列车振动作用下,地表沉降值约为水平位移的40%,地层变形以水平位移为主。框架桥的变形、速度、加速度变化趋势与桩基类似,但其绝对值相对较小;不同深度的动力响应特征明显不同,桩顶和框架桥顶板受影响较大。既有构筑物的动力响应随速度的增加先减小后增大,且在低速区变化幅值较小,80 km/h为列车的最佳运行速度;动力响应随列车轴重的增大近似呈线性增大,轴重相对于速度对动力响应的影响明显。近接距离越小,框架桥的动力响应越大;新建桩基与框架桥水平距离小于桩径的4倍时,需采取加固措施;动力响应随加固区刚度增大而减小,地层模量达到300 MPa后,继续提高加固强度对降低响应的效果不明显。研究成果可为类似工程的建设与运营提供...     

地铁列车荷载下类矩形隧道结构动力响应分析

为分析地铁列车荷载作用下类矩形隧道结构的动力响应特性,以郑州地铁8号线郑州东站类矩形盾构段为研究背景,使用MIDAS/GTS NX软件建立三维有限元分析模型,对单车运行与双车交会运行两种工况下类矩形隧道结构的动力响应进行计算分析,得到了类矩形隧道在地铁列车荷载作用下的动力响应规律。结果表明：地铁列车作用下产生的类矩形隧道结构的位移响应和应力响应均较小,隧道结构在地铁列车荷载的作用下是稳定的。地铁列车交会时最大位移发生在衬砌底部,为1.28 mm;在单车运行时,最大位移发生在衬砌行车侧右边,约为0.89 mm。在双车相向行驶时,隧道衬砌左侧的竖向应力响应大于隧道衬砌右侧,其增幅约为26.8%。因此,在地铁运营时期应多对隧道结构左侧行车线下方进行长期的变形监测,以避免在此处发生结构安全问题。     

轴向荷载作用下灌注桩数值模拟

采用有限元数值分析软件,结合岩土体结构特征,应用接触单元模拟桩土之间的不连续面,单桩静载加载方式进行数值模拟.通过数值模拟对分析获得的单桩轴力分布规律、桩侧摩阻力与桩端阻力的相互关系进行了深入探讨,为设计和施工提供有价值的依据,具有一定的可借鉴性和实用性.     

轴向荷载作用下灌注桩数值模拟

采用有限元数值分析软件,结合岩土体结构特征,应用接触单元模拟桩土之间的不连续面,单桩静栽加载方式进行数值模拟．通过数值模拟对分析获得的单桩轴力分布规律、桩侧摩阻力与桩端阻力的相互关系进行了深入探讨,为设计和施工提供有价值的依据,具有一定的可借鉴性和实用性．     

地铁列车运行诱发地面邻近建筑振动的数值模拟研究

为研究城市地铁运行产生的振动波在地面邻近建筑物中的传播规律,以地铁沿线邻近建筑为研究对象,参数取值参考实际工程量值范围,建立地铁列车-轨道-隧道-地层-建筑物整体有限元数值模型,重点研究地面邻近建筑中同楼层和不同楼层间振动响应的传递分布规律和频谱特性。结果表明：地铁运行对建筑的振动激励以中低频1~50 Hz为主;房间面积越大,楼板自振频率位于激励荷载优势频段范围越多,越易引起楼板共振;楼板跨中点的振动强度通常大于边角点的振动强度,角点的振动会在低频段1.25~2.0 Hz超过楼板跨中点;随着楼层的升高,三向振动加速度响应均呈波动性变化。通过多工况的计算,分析了运行车速、隧道埋深和振中距对邻近地铁建筑物振动响应的影响规律。     

地铁高架桥列车振动荷载对邻近构筑物受力变形的影响分析

为分析新建地铁高架桥运营期列车振动荷载对近接敏感构筑物的影响,结合长沙地铁1号线北延线高架桥上跨既有高速公路与干线铁路,两侧紧邻既有桥台桩基和框架桥,建立列车振动荷载下高架桥-地层-既有结构的动力耦合数值模型,分析了地层与既有结构的不同深度动力响应随时间变化规律,以及列车运行速度、轴重、近接距离、地层加固模量、阻尼比分别对桥台桩基和框架桥的水平位移、速度和加速度的影响规律。结果表明：列车振动作用下地表沉降值约为水平位移的40%,地层变形以水平位移为主;框架桥的变形、速度、加速度变化趋势与桥台桩基类似,但其绝对值相对较小,而桩基和框架桥不同深度的动力响应特征明显不同,桩顶和框架桥顶板受影响较大;既有构筑物的动力响应随速度的增加先减小后增大,且在低速区变化幅值较小,80km/h为列车的最佳运行速度;既有结构的动力响应随列车轴重的增大近似呈线性增大的关系,轴重相对于速度对动力响应的影响明显;近接距离越小,框架桥的动力响应越大,高架桥新建桩基与框架桥水平距离小于桩径的4倍时,需采取加固措施;动力响应随加固区刚度增大而减小,地层模量达到300MPa后,继续提高加固强度对降低响应的效果不明显。研究成果可为类似工程的建设与运营提供有益借鉴。     

青藏铁路列车行驶冻土场地路基振动荷载研究

基于青藏铁路现场振动监测成果检验自编列车-轨道耦合动力学仿真程序的正确性,并研究在实测里程高低不平顺与宽轨缝脉冲性激扰条件下的青藏铁路客车行驶引起冻土场地路基振动的振动荷载特性。研究表明,自编程序仿真结果与青藏铁路现场监测成果吻合良好,程序理论正确结论可信;列车行驶振动荷载随路基阻尼的增大而略微减小,随路基模量、列车行驶速度的增大而增大,随轨缝的增宽而线性增大;振动荷载优势频段主要在移动轴重作用率内,转向架作用率处振动能量最大,轨枕振动对列车行驶振动荷载影响较小;路基的冻融状态、轨缝宽度与列车行驶速度对冻土路基振动荷载影响不能忽略;并定量给出青藏铁路路基振动荷载最大值与列车行驶速度之间的函数关系。此项研究对于列车行驶引起冻土场地环境振动分析与振陷预测具有重要意义,且为轨道交通工程设计和铁路运营安全分析提供可靠的理论依据。     

地铁列车活塞风对站台空气环境影响的数值模拟

通过对典型岛式站台在不开启机械通风系统闭式运行的情况下,单列车进、出站过程中流场分布的三维数值模拟,分析了流速对候车乘客舒适性的影响,计算了活塞风所造成的站台通风量,分析了其对改善空气质量所起的作用. 结合模拟及分析的结果,提出了未来地铁站台环控系统设计应当考虑的问题.     

下击暴流风荷载的数值模拟

下击暴流是危害输电塔等高耸结构安全的主要强风荷载.由于目前缺乏实测的下击暴流相关数据及其统计特性,因此在前人基础上探讨了下击暴流强风荷载的数值模拟方法 .在将下击暴流分解为一个确定的时变平均成分和一个调制非平稳的脉动成分的前提下,研究了平均成分的特点和模拟方法,并采用引入FFT变换的改进的谐波叠加法来模拟调制非平稳的脉动成分.最后模拟了作用在某输电塔结构上的下击暴流荷载时程.