岩石介质中地铁列车运行引起的环境振动响应研究

 利用弹性波理论,分析适于分层地基的黏弹性人工边界;以处于岩石中的青岛地铁三号线为研究对象,采用有限元方法建立环境振动计算模型,针对不同岩层弹性模量、隧道埋深、衬砌厚度对地铁运行所致环境振动响应的影响规律进行研究。研究结果表明,不同深度岩层弹性模量的变化对地铁振动所致环境响应的影响不同;在弹性模量较大岩石介质中地铁引起的自由地表振动垂向加速度只有隧道顶部正上方一个放大区;地铁对自由地表的振动响应随隧道埋深减小而增大;衬砌厚度对地铁振动环境响应影响较小。     

城市地铁开挖对地表建筑物影响研究

研究和分析地下空间开挖对地表建筑物的影响,对进行城市地下空间规划和利用是很有必要的.本文结合某地铁开发建设项目,采用ADINA有限元结构分析程序,分析了地铁开挖引起地表变形的特征和规律,得到了地铁及建筑物基础围岩的应力与位移变化规律,探讨了地表变形对建筑物的影响,对工程设计、施工及城市地下空间的开发利用提供了参考依据.     

盾构施工引起地表振动响应的数值模拟研究

将北京市轨道交通八号线二期南段盾构隧道施工作为背景,基于工况的典型性分析,首先,利用盾构机作业面的现场监测,获得了盾构隧道作业振源的时程曲线并就其频幅特性进行了分析研究;其次,对盾构施工所引起的地表土体的振动情况进行了现场监测分析。在此基础上,利用Z-soil大型有限元分析软件,考虑隧道结构与周围土层的动力相互作用,以实测振源时程作为荷载输入,建立了地铁盾构隧道施工引起周围地表振动响应的三维数值分析模型,结合现场测试成果,分析了地铁隧道盾构施工引起的地表(纵向的和横向的)振动响应规律。上述工作可为类似工况下地铁盾构隧道施工引起周围环境振动响应的评估分析提供可靠借鉴,从而使得地铁项目的设计与施工更为合理。     

竖向基础隔振模型建筑在地铁激励下的振动响应研究北大核心CSCD

为研究采用竖向基础隔振技术的建筑在地铁激励下的响应,在上海地铁某线路隧道正上方制作了一个两层砖混结构房屋模型,采用橡胶支座与叠层橡胶滑板支座并联作为隔振层。建立了该房屋模型的有限元模型,通过不同型号和不同数量隔振支座的组合来改变隔振频率,以不同隔振工况下的实测基底振动加速度记录为输入激励,计算了结构在时域内的响应。将结构的时域响应转换为振动加速度级,评价了不同隔振频率的隔振效果,并与实测结果进行了比较。研究表明,建立的有限元模型能够较真实地反映地铁激励下基础隔振建筑物的振动响应,能够对地铁激励下拟建建筑的振动进行预测,为其隔振设计提供理论依据。     

地铁振动荷载作用下隧道周围饱和软黏土动力响应研究

以上海地铁二号线静安寺站-江苏路站区间隧道周围饱和软黏土为研究对象,通过对隧道周围不同位置、不同深度土体中预埋土压力盒和孔压计,进行现场连续动态监测,对地铁振动荷载作用下饱和软黏土的响应频率、土体响应应力幅值随距离地铁隧道远近以及土体响应应力幅值随深度的变化规律进行研究,并提出了土体动力响应衰减计算公式,利用该式可以计算出地铁列车经过时的影响范围及其动力响应值的大小,可以预测与估算地铁列车振动荷载对周围建筑物的影响情况,为地铁设计、施工以及安全运营提供有价值的参考。     

基于有限元模型分析的船体振动响应预报研究

以某巡逻艇的船体结构和型线为依据,以有限元模型为基础,利用ANSYS分析软件,计算该艇在强迫外力下的整体响应,得出了加速度响应曲线并与实验结果比较,验证了有限元法的可靠性,并获得了一些关于全船振动的有意义的研究成果。     

地铁地震响应的减震效果模型振动试验研究

为剖析地震时地铁车站的动态响应及破坏机理,以1995年日本阪神—淡路大地震中遭受严重破坏的神户大开地铁车站为对象,进行了一系列的模型振动试验。为分析地下结构的地震时响应和箱型地铁中柱的减震效果,对地震波输入方向对减震效果的影响进行了深入细致的研究,得到了一些有益的结论,为今后的抗震减震工作提供了科学的依据。     

长条形地铁车站开挖时周边地表沉降规律及控制措施

上海地铁车站基坑通常宽约20m,长度250～300m,为典型的长条形基坑。基坑开挖时,土体原来的应力平衡状态受到破坏,导致基坑周围地表产生不均匀沉降,直接威胁到基坑周边建筑物的安全。以上海地铁9号线桂林路车站长条形基坑开挖施工为依托,对基坑周围地表的沉降机理及规律进行了分析研究,提出了相应的解决措施,并成功地应用于工程实践。     

由道路交通预测地铁振动衰减规律的实测研究

对地铁引发的环境振动进行有效预测是沿线环境评价及线路规划的重要依据,但不同场地的地铁振动衰减规律差异很大。基于此,笔者提出了采用同一场地内地面道路交通振动实测对地铁振动衰减规律进行预测的方法。首先,选取地面道路和地铁线路伴行的测试场地,开展了地面道路车辆和地铁引发的地表振动响应实测;基于实测数据的统计分析,研究了车辆分别行经路面缺陷及平坦路面时引发的场地振动衰减规律,探讨了采用道路交通振动预测相应地铁振动衰减规律的有效性和适用性。研究结果表明,在距地铁线路约一倍埋深后,采用车辆行经路面缺陷引发振动的实测结果可较准确地预测地铁振动衰减规律,有效值和振级的预测误差均在15%以内。     

滨海软土地区地铁运营对沿线建筑物振动影响分析

滨海新区新建地铁Z2线运行最高时速可达120 km,大于城市中运行的普通地铁列车时速(60～80 km),高速地铁荷载相较于普通列车荷载有着频率高、幅值大的特点,所造成的环境振动也有所不同。本研究以天津市Z2地铁线一期工程作为实例,依托实际工程数据,利用大型通用有限元软件ABAQUS,建立轨道–隧道–地基–建筑物三维有限元模型,并结合ABAQUS自带子程序DLOAD模拟移动荷载,利用动力隐式分析针对天津滨海新区饱和软土地带快速地铁运营对沿线构建筑物的振动影响进行分析。并且对比3种基础形式–桩基础、筏板基础与条形基础的建筑结构在不同列车速度和隧道埋深工况下的振动反应规律。研究结论可为今后地铁工程沿线振动预测和评估提供指导。     

Numerical simulation of dynamic response of operating metro tunnel induced by ground explosion

To evaluate the effects of possible ground explosion on a shallow-buried metro tunnel, this paper attempts to analyze the dynamic responses of the operating metro tunnel in soft soil, using a widely applied explicit dynamic nonlinear finite element software ANSYS/LS-DYNA. The blast induced wave propagation in the soil and the tunnel, and the von Mises effective stress and acceleration of the tunnel lining were presented, and the safety of the tunnel lining was evaluated based on the failure criterion. Besides, the parametric study of the soil was also carried out. The numerical results indicate that the upper part of the tunnel lining cross-section with directions ranging from 0° to 22.5° and horizontal distances 0 to 7 m away from the explosive center are the vulnerable areas, and the metro tunnel might be safe when tunnel depth is more than 7 m and TNT charge on the ground is no more than 500 kg, and the selection of soil parameters should be paid more attentions to conduct a more precise analysis.     

地铁所致成都博物馆振动全过程性能化研究

列车运行引起的振动通过周围地层传播,会引起附近地下结构以及邻近建筑物的二次振动,从而对建筑物的使用性能产生影响。以成都博物馆为背景,结合相关参数建立"隧道-周围土体-结构底板-上部结构"整体有限元分析模型,计算博物馆的振动响应,结合振动控制标准对分析结果进行评价并与实测结果对比,定量分析结构的振动响应。分析结果表明:博物馆建筑物地上部分及地下部分的振级和竖、横向加速度峰值,与实测结果基本吻合,均满足振动控制标准;靠近隧道侧结构设置跨度33 m悬挑区,增长了传播路径,具有良好的减振效果。     

浅埋地铁隧道施工影响下含空洞地层的变形特征分析

地层空洞的存在使得隧道结构周围的地层环境变得更为复杂,在地铁隧道施工的影响下极易引起地表沉降加剧甚至地表坍塌。针对V级围岩地铁隧道,采用三维模型试验和数值模拟研究了不同位置地层空洞对地表沉降的影响规律以及空洞的变形特征,同时通过修正后的Peck公式对试验结果进行拟合分析。研究结果表明:空洞的存在使得地层损失加剧,地表沉降槽深度和宽度均有所增大,沉降槽曲线整体向空洞一侧偏移,通过修正后的Peck公式能较好地拟合出沉降曲线形态;从地表整体沉降形状上看,空洞上方一定范围内地表沉降较大,地表会出现明显的沉降盆形态;综合考虑空洞对地表沉降槽宽度和深度以及地层损失率的影响,认为空洞位于隧道斜上方是最不利位置,在施工过程中对这一方位地层空洞应重点关注;不同方位空洞的变形模式不同,主要表现为立式椭球体和卧式椭球体等变形模式。     

天津Z2线地铁运营对沿线地面振动的影响分析

天津滨海新区Z2线为新型地铁线路,有着列车运行速度快、发车频次高等特点,其地铁运营时速最高可达120km,而中国现阶段城市中运行的普通地铁列车时速一般在60～80km。高速地铁荷载与普通列车荷载相比,有着频率高、幅值大的特点,所造成的环境振动规律也有所不同。以天津市Z2地铁线一期工程作为实例,依托实际工程数据,利用大型通用有限元软件ABAQUS建立隧道–土层三维有限元模型,采用动力隐式分析模拟地基土高速移动地铁列车荷载下的地表振动强度衰减规律,比较不同盾构隧道埋深、不同地铁列车行车速度以及不同隧道上覆土层性质工况下的地表振动变化规律,并结合相关城市环境振动评估标准,对地铁造成的环境振动进行评价,初步得到了地铁线路环境振动防护距离随以上三种因素的变化规律。研究结论可为今后高速地铁线路工程建设选线以及运营沿线振动预测、地铁沿线规划提供一定指导。     

连续刚构桥桥墩地震反应分析

通过不同的理论方法,结合实例分析了地震作用下桥墩的响应,得出在动水压力作用下,桥墩的振动频率要明显低于无水情况;动水压力的数值比较大,不可忽略;有水情况下,桥墩基础顶面的弯矩比无水情况要明显减小的结论.     

地源热泵地埋管换热器热响应测试分析

通过对某地源热泵现场测试孔的热物性测试,由热响应测试仪器测得现场埋置岩土中U形换热器循环介质的进出水温度、流量等相关参数,并利用线热源模型计算了岩土综合导热系数、钻孔内热阻相关参数,为该地区地源热泵系统设计提供正确的设计参数。     

Study of ground vibrations induced by railway traffic in a 3D FEM model formulated in the time domain: experimental validation

In this paper, a three-dimensional numerical model is applied for studying railway vibrations. The numerical model is based on finite element method formulated in the time domain with an implicit scheme of integration. In the first part of the paper the numerical approach is briefly described. An uncoupled scheme is applied: (i) firstly the train loads are calculated taking into account dynamic excitation with a 2D vehicle-track model; (ii) the computed loads on each sleeper are introduced into a 3D numerical model, developed in the commercial code Plaxis, which is used to simulate the wave propagation in the ground. In the second part of the paper a real case study, located in Portugal, is presented, being used for the experimental validation of the proposed model. The numerical results of ground vibrations show an acceptable agreement with real measurements. Therefore, the proposed approach can be used as a reliable prediction tool based on PLAXIS software, which allows simulating railway vibrations in some specific cases such as soft soils, inhomogeneous geometries in the longitudinal direction of the track and transition zones.     

地裂缝场地加速度响应振动台试验研究

地裂缝对工程结构的安全性影响巨大。在高烈度地区,若仍采用空间避让原则,势必浪费有限的土地资源,制约城市建设与经济发展。为了研究地裂缝场地的动力响应,使其得到更好的应用,以西安f4地裂缝为例,进行地裂缝场地地震动力响应振动台试验研究。试验结果分析表明:加速度放大系数与输入地震波类型和强度、土层性质和厚度及测点位置等因素有关;地裂缝场地加速度响应存在上、下盘效应,地表峰值加速度在裂缝处达到最大,并向两侧递减,下盘峰值加速度衰减速率比上盘快;裂缝两侧测点的加速度峰值存在时间差,上盘加速度变化频率较快。其研究成果将为地裂缝场地的工程应用提供参考。     

地冲击荷载作用下等跨正交洞室动力响应研究

交叉洞室是地下防护工程常见的结构形式,它的安全稳定性能直接控制着整个防护工程的服役性能。通过数值模拟方法研究了典型等跨正交洞室在地冲击荷载作用下交叉区域的动力响应。研究表明,相同荷载、埋深和跨度条件下,交叉洞室的变形和破坏范围明显大于单向洞室;随着地冲击荷载峰值的增加,衬砌直墙交叉部位逐渐形成两个中心对称的V型相交塑性带,且衬砌拱脚和直墙底部逐渐屈服;随着洞室跨度的增加,交叉部位拱顶沉降量增量和圆拱最大质点速度逐渐增加,跨度较小时破坏主要集中在直墙部位,跨度较大时破坏主要集中在拱顶部位;地下洞室交叉部位的影响范围长度为距离交叉中心1.6倍的洞室跨度,交叉部位拱脚和直墙底部是受力薄弱部位,建议局部加厚支护,提高洞室的稳定性。