轨道交通下层状地基中混凝土排桩隔振效果研究

为了研究在轨道交通荷载作用下混凝土排桩的隔振效果,特建立“车轮-轨道-地基”耦合模型,通过轨道竖向不平顺功率谱建立不平顺轨道并模拟列车在其表面行驶过程,根据控制变量法研究在混凝土排桩几何参数变化的情况下对混凝土排桩隔振效果的影响,通过本文的研究结果表明：混凝土排桩具有一定的隔振效果,随着各个参数的变化其隔振效果也会发生改变;桩长的增加,地基表面和地基深处隔振效果增强;随着埋置深度和桩间距的增加,混凝土排桩的隔振效果均下降,布置混凝土排桩埋深越浅隔振效果越好,布置混凝土排桩越紧密隔振效果越好。在土层的分界面上会出现振动加强的效果,在实际施工中应注意土体分层面带来的影响。     

饱和地基水泥土复合桩近场主动隔振的BEM-FEM耦合分析

人工振动污染是当前城市发展过程中面临的一个难题,单排或多排桩是人工振动污染防治的一种重要方式。传统基桩施工容易造成泥浆污染、振动等各种负面环境问题,而水泥土复合桩是一种低振动、低噪声、无挤土、少排泥浆的新型基桩,特别适合在城区构建排桩屏障。针对饱和地基中单排水泥土复合桩的近场主动隔振问题,建立了动力机器基础环境振动影响的半解析BEM方程;在此基础上,分别采用半解析BEM对饱和地基、FEM对水泥土复合桩进行建模,根据饱和地基-水泥土桩接触面的平衡和相容条件,建立了水泥土复合桩近场主动隔振的半解析BEM-FEM耦合方程,给出了耦合方程稀疏矩阵的存储策略,并对单排水泥土复合桩的近场主动隔振效果进行了计算分析。研究结果表明：单排水泥土复合桩能够有效地对动力机器基础引起环境振动进行隔振;等长芯桩复合桩的隔振效果要优于短芯桩。单排水泥土复合桩的隔振效果随着桩数的增加而逐渐提高;较小桩间距并不一定取得更好的隔振效果,建议相邻桩桩间净距取2.0～2.5λ_R(Rayleigh波波长)。随着单排水泥土复合桩距振源距离的增加,屏障隔振效果逐渐降低,但降低幅度相对较小。此外,对水泥土复合...     

高铁荷载下横观各向同性CFG桩桩土复合路基减振特性研究EI北大核心CSCD

基于2.5D有限元法基本原理,推导横观各向同性地基2.5D有限元控制方程,利用等代桩墙对水泥粉煤灰碎石(cement fly-ash gravel, CFG)桩桩土复合路基进行简化,建立高铁荷载下横观各向同性CFG桩桩土复合路基2.5D有限元分析模型。考虑不同车速,分析横观各向同性地基土体刚度比n对高铁荷载下地面振动的影响,研究CFG桩桩土复合路基的减振机理,探讨桩径、桩间距、面积置换率m对其减振特性的影响。结果表明:高铁荷载下地面振动随横观各向同性地基土体刚度比n的提高而减小;CFG桩能更多地将高铁运行引起的动荷载沿深度方向传导至复合路基深处,从而显著减小地面振动,且减振效果随与轨道中心距离逐渐增强;CFG桩桩土复合路基的减振效果随桩径增大或桩间距减小而增强,当桩径大于等于0.5 m或桩间距小于等于4倍桩径时,进一步增大桩径或缩短桩间距难以显著提高减振效果;振动衰减系数FVR随CFG桩桩土复合路基面积置换率m的增大而减小,当面积置换率m≥0.06时,继续增大面积置换率m对减振效果的影响较小。     

单排桩隔振效果试验研究

为了研究单排桩的桩长、桩径、桩间距以及振源距离等因素在连续型荷载作用下的隔振效果与非单调性,通过室外试验,以连续型荷载作为振源,以地表振幅降低比作为评价指标,对以上影响单排桩隔振效果的因素进行分析。结果表明：增加桩长可以提升隔振效果,当桩长增加1.67倍时,有效隔振区域增大2.29倍。增大桩径可以增加有效隔振区域,桩径增大3倍,有效隔振区域增加2.32倍。增大桩间距会降低隔振效果,当桩间距增大3倍时,桩后区域振幅降低比也随之增大,有效隔振区域的距离变远,并且有效隔振区域变小5.42倍。振源距离的增加也不利于单排桩在连续型荷载作用下的隔振。随着振源距离的增加,振幅降低比Ar值的变化存在着明显的非单调性,当振源距离与10 cm桩径一半的比值为1～7时,Ar达到最大值。当振源距离与10 cm桩径一半的比值为15.6～24.0时,Ar达到最小值,在波谷区范围内存在有效隔振区域。     

饱和地基中单排桩远场被动隔振研究

针对均质饱和地基中单排桩远场被动隔振问题,基于饱和多孔介质的边界元法,建立了以薄层法(TLM)基本解作为动力Green函数的饱和土半解析边界元法,该方法可有效分析饱和半空间的动力问题,是解决土-结构动力相互作用问题的一种有效工具。在此基础上,根据排桩与周围土体的邻接条件,推导得到了单排桩对Rayleigh波散射的三维边界元方程;运用上述边界元方程,对单排桩的远场被动隔振问题进行了详细的参数分析。结果表明:单排桩能以一个整体对Rayleigh波进行隔振;增加单排桩的桩长、桩径和桩身剪切模量均能有效提高其隔振效果;减小桩间净距也能够有效提高屏障的隔振效果。     

高铁移动荷载作用下桩承式路基的振动特性

采用ABAQUS有限元计算程序,建立轨道结构-路基-地基相互作用三维有限元模型,通过编制FORTRAN子程序实现列车荷载的施加,忽略轮轨接触及轨道不平顺的影响,计算分析250km/h列车荷载作用下钢轨振动位移幅值、加速度时程和频谱。讨论列车移动荷载作用下桩身直径、桩长和桩间距等参数对桩承式路基振动的影响。计算结果表明:钢轨竖向振动位移幅值较大,约为水平振动位移幅值的16倍。钢轨竖向振动主频分布较广,低频、中频和高频皆有分布。桩承式路基基床表面位移振动幅值较自由式路基的振动幅值明显减小,约为自由路基的60%。桩的振动主频随桩长和桩身直径的增加先增大后减小,桩长为10m和桩身直径为1.0m时桩的振动主频最大。     

地铁致某近代建筑振动分析及减隔振措施研究EI北大核心CSCD

地铁运行引起的振动通过土层传播,会对邻近建筑物产生不利影响。以某地铁沿线近代历史保护建筑为背景,依据建筑结构参数及土层实测数据建立“隧道⁃土体⁃保护建筑”精细化三维数值模型,并结合振动响应预测分析方法对地铁运行时建筑物振动响应进行评估。从振源减振及过程阻振两方面对其减振效果进行量化分析和参数优化研究。结果表明:在未采取减隔振措施的情况建筑物振动超限,优化轨道类型的减振效果最为显著,使用弹性长枕轨道时结构Z振级可降低8.2~11.2 dB;使用钢弹簧浮置板轨道可使结构Z振级降低14.9~18.9 dB。过程阻振措施中,隔振墙的隔振性能对墙体材料特性最为敏感,深度及厚度其次;其中EPE泡沫材质墙体隔振效果最优,可使结构Z振级降低10.6~11.5 dB,水平速度峰值约75%;增加隔振墙厚度及埋深在一定程度上提升了隔振性能,但隔振效果增量不显著。提出了一种快速计算隔振墙隔振效果的预测方法,该研究可为类似工程的振动分析以及减隔振措施设计提供参考依据。     

简谐荷载作用下非饱和土地基中波阻板隔振效果研究

鉴于非饱和土地基振动问题的普遍性和复杂性,环境振动下非饱和土地基振动控制已成为土动力学的研究热点。基于单相弹性介质和非饱和多孔介质理论,对简谐荷载作用下非饱和土地基中设置单相固体波阻板的隔振效果进行了研究。考虑地表排水排气的边界条件,利用Fourier积分变换和Helmholtz矢量分解原理,建立了动荷载作用下地基动力响应的计算列式。分析了非饱和土地基中土体饱和度、荷载频率、波阻板的埋深、厚度以及弹性模量对其隔振性能的影响规律。结果表明：非饱和土地基中设置波阻板能够取得很好的隔振效果。地表位移幅值随饱和度和波阻板埋深的减小而显著降低,随荷载频率、波阻板的厚度和弹性模量的增大而明显减小。     

波阻板对平面P-SV波的散射及其隔振性能分析

在二维弹性地基的有限深度处埋设波阻板,采用复弹性理论分析波阻板对平面P-SV 波的散射及其隔振效果。首先,通过保角映射技术给出矩形波阻板的映射表达式;其次,根据复弹性理论建立问题在复数域上的动力学控制方程和应力边界条件,并结合波函数展开法得到动力响应解答;最后,引入振幅衰减系数,并通过其变化曲线分析平面P-SV波作用下埋置深度、剪切模量比、弹性波入射角度以及弹性波频率等对隔振效果的影响。结果表明：剪切模量比对波阻板隔振效果影响显著,且随着模量比增大,隔振效果增强;波阻板埋深越大,隔振效果越差;随着入射波角度和频率增大,隔振效果也随之降低。     

强夯加固地基土振动传播特性及隔振孔隔振分析

随着强夯法的广泛应用,强夯引起的环境振动问题越来越受到重视,通过理论分析,进行数值模拟,通过与实际施工情况进行比对,确认模拟的有效性。然后通过模拟改变单一变量,研究了强夯施工中的施工参数夯锤锤径、夯击能组合对环境振动的影响,并采用同样的方法,分析非连续性隔振屏障,隔振孔的三项参数孔径、孔间距及孔深,对于隔振效果的影响。发现同等锤重条件下,大锤径有利于减小环境振动,同等夯击能下,轻锤高落有益于减小环境振动;隔振孔孔深达到一定值时,孔径和孔间距比值越大,隔振效果越佳。研究结论对于强夯施工中的环境振动控制具有一定的参考价值。     

工场振动的屏障隔离及其对厂房柱基不均匀沉降影响的研究

本文从实用角度用有限元法全面研究了地基中的波动问题 ,建立了地基波动的有限元分析模型 ;对用有限元法模拟实际地基瞬态波动的求解策略进行了探讨 ;利用ANSYS有限元分析软件对多种实际地基在瞬态激励下的地面振动进行了分析、计算 ,与实测数据进行对比 ,吻合较好。对屏障隔振前后地基土中的振动变化及锻锤车间屏障隔振前后柱基不均匀沉降进行了有限元计算。研究表明 :屏障隔振可使地面振动位移在特定区域减小 ,但同时也使地基中一定区域内的动应力和振动频率增加 ,可能引起厂房柱基不均匀沉降加重     

二维地基波阻板隔振的复变函数解

对二维弹性地基波阻板隔振体系进行了理论解析分析。借助弹性力学复变理论,建立了二维弹性地基中矩形波阻板对波场散射问题的控制方程;据波阻板与半空间交界面处的连续性条件,考虑平面SH波入射,运用波动函数展开法得到了二维地基波阻板隔振性能的解析解答;利用振幅衰减系数(有屏障时的振幅与无屏障时的振幅之比)的变化,分析了波阻板剪切模量、波阻板埋深、弹性波入射角度对隔振效果的影响。结果表明,随着波阻板剪切模量的增加隔振性能提升明显;对地表位移的隔振效果随着波阻板埋深的增加逐渐减小;弹性波的入射角度对隔振效果随着入射角度的减小而提高。     

聚氨酯硬泡连续屏障近场隔振效果分析

传统的连续屏障在缓解环境振动方面已取得比较理想的效果,但其整体稳定性差,对低频的隔振效果不佳。基于此背景,提出了锚杆约束的聚氨酯硬泡连续屏障。通过有限元数值分析方法,对聚氨酯硬泡连续屏障和混凝土连续屏障分别在地面简谐激励和桩振源简谐激励作用下的近场隔振性能进行研究。研究表明:地面振源激励下,混凝土连续墙和聚氨酯硬泡连续屏障对中高频振动有较好的隔振效果,混凝土连续墙对低频(10 Hz)振动隔振效果不佳,聚氨酯硬泡连续屏障对5 Hz~10 Hz的低频振动有很好的隔振效果;桩振源激励下,两种屏障的隔振效果比地面振源激励时效果更好,两种屏障对中高频振动及5 Hz~10 Hz的低频振动有较好的隔振效果。     

管桩屏障在柱面波源下近场隔振效应的解析求解

基于波函数展开法表示柱面波源自由场,首次提出了一种求解柱面波源下管桩屏障对弹性波隔振效应的解析方法。方法首先考虑柱面波源与管桩屏障的位置关系,采用波函数展开法对入射柱面波进行了0阶Hankel展开表示,并采用任意坐标系间变换的Graf加法定理在任意桩体坐标系中表示,将入射波场和散射波场叠加后通过满足所有桩体的边界条件以求解所有桩体的散射波场。该解析方法分析了柱面波源入射下群桩屏障的隔振效果,首次在排桩隔振问题中考虑了入射波曲率的影响,为柱面波的散射问题提供了理论解答。该文重点讨论了入射波曲率、管桩个数和桩排数等因素对管桩隔振效果的影响,结果表明：整体上管桩屏障对柱面P波的隔振效果优于柱面SV波;柱面波源距离管桩屏障更近时排桩后场地的位移反应显著增大;相比平面波,柱面波源作用下排桩数量的提升对隔振效果的影响较小;三排管桩屏障比两排管桩屏障隔振效果更强,更宜采用三排管桩屏障进行柱面波源的隔振。     

二维均质弹性地基Duxseal材料主动隔振研究

交通、机器运行、爆炸、打桩及其他人类活动会产生地面振动,不可避免地引起环境振动污染。提出一种具有优异阻尼性能的新型隔振减振材料—Duxseal——用于主动隔振以减少环境振动污染。基于二维半解析边界元法,编制计算程序,计算半空间均质弹性地基中Duxseal不同宽度、厚度及顶面距地表深度时地表水平位移振幅、竖向位移振幅和振幅衰减系数。分析了Duxseal参数变化对地表位移振幅的影响,并与WIB主动隔振进行了对比分析。此外,为验证Duxseal在自由场中的隔振性能,在某高速铁路试验段进行了一系列现场实测。计算结果表明,在竖向激振作用下,采用Duxseal材料作为主动隔振屏障能够有效地降低地表位移振幅;与WIB主动隔振不同,Duxseal材料只有在合理的宽度、厚度和较大的埋深条件下,才能达到理想的隔振效果;在一定范围内增加Duxseal材料的宽度、厚度或埋深,均可有效提高Duxseal材料的隔振效果。     

拖曳声纳阵隔振模块性能计算分析

在现代反潜、海洋水文和资源勘探测量中，拖曳线列阵声纳得到了越来越广泛的应用。为了进一步提高拖曳式声纳的工作性能，必须在声阵模块前、后插入性能优良的隔振模块。本文利用有限元法计算分析了隔振模块在水下的隔振性能。计算表明：隔振模块的隔振性能与其长度、阻尼、所受到的拉力和激振力有关。其中隔振模块的长度是影响隔振效果的主要因素。随着隔振模块长度的增加，其隔振效果将变得越来越好。在长度、阻尼、激振力相同的情况下，拉力小时隔振效果较好。在其他条件相同时，激励频率越大，隔振效果越好；阻尼越大，隔振效果越好。在相同拉力和激振力作用下，隔振模块的隔振效果的起始频率随隔振模块的长度增加而减小。     

新型铁路沟屏障隔振数值分析

建立铁路交通引起的大地及敏感点振动分析模型,该数值计算模型由两部分组成,包括车辆-轨道-路基-大地耦合系统动力分析模型和大地-隔振屏障-建筑物耦合系统动力分析模型,运用大型通用有限元软件ANSYS对新型沟屏障的隔振效果进行分析,新型沟屏障包括梯形、倒梯形、三角型、倒三角形等,并将新型沟屏障的隔振效果和传统型式的沟屏障进行对比分析。结果表明:新型沟屏障的隔振效果优于传统沟屏障,表明可以通过改变沟屏障形状达到增加屏障隔振效果的目的,这是一项有益的探索。     

SH波入射下多重散射的改进算法及任意桩布置形式的隔振研究

引入位移连续的边界条件并结合Graf加法定理,得到了任意分布的多个圆柱体对于弹性波入射时散射系数的理论解析解。随后,将此任意分布的多个圆柱体重新分布在相平行的两条直线上,该问题演变成为双排非连续屏障对于弹性波的隔离问题。引入无量纲位移概念来研究屏障的隔振效果,即屏障后某处土体由入射波和散射波引起的总的位移幅值与未设置屏障时由入射波在该处土体单独引起的位移幅值的比值。重点讨论了屏障的排间距h和桩间净距Sp对整体隔振效果的影响。特别地,当h=0时,该问题退化为常见的单排非连续屏障的隔振问题。     

某博物馆的地铁所致振动过程及阻振控制研究

以成都某博物馆新馆为背景,对地铁运行所致振动在传播路径上的控制措施进行研究。结合现场实测数据,分别对隔振沟、隔振桩、波阻板的减振效果进行量化研究及参数优化分析,得出最优减振目标。结果表明：隔振沟深度对减振效果影响显著,随着深度增大其减振效果逐渐增强,且在高频段振动衰减尤为明显;隔离桩深度介于15 m～27 m之间时,其减振量达1.4 dB～3.3 dB;增大波阻板的厚度可以显著增强减振效果,其中3 m厚波阻板可减振3.2dB左右,该研究可为地铁致结构振动的过程阻振控制提供参考依据。     

SV波入射下多重散射问题的改进算法以及双排非连续刚性屏障的隔振研究

摘 要：相比起Aviles等学者的单排非连续刚性屏障隔振理论,采用更为完整的Fourier-Bessel函数系的级数展开表达式来研究弹性波的多重散射问题,结合位移连续的边界条件,并引入更具一般意义上的Graf加法定理,推导了无限均匀介质中任意分布的多个刚性圆柱体对于平面SV波入射时散射系数的理论解析解。随后,取所有的圆柱体位于相平行的两条直线上,则问题演变成为双排刚性桩屏障对于平面SV波的隔离问题。重点讨论了两排桩之间的间距h对屏障整体隔振效果的影响及其他的一些隔振性状。特别地,当h=0时,该问题退化为常见的单排非连续屏障的隔振问题。