综合交通枢纽车致振动响应特性研究

针对"站桥合一"的大型综合交通枢纽工程,研究在不同行车速度和不同线路工况下候车厅楼板以及大跨度悬挑结构的振动响应传递规律,研究列车高速过站时站房结构的动力响应,分析客运站各个楼层的动力响应规律、车致振动在客运站内的传播衰减规律。首先,以南昌西站站房结构为例,利用无砟轨道双层梁模型对轮轨力进行数值模拟,采用有限元法建立列车-轨道-站房耦合系统整体动力学分析模型,在有限元模型上施加不同工况的列车荷载,研究结果表明正线列车所致振动响应远小于到发线列车所致振动响应,双线行车所致振动响应约为单线行车的两倍,车致振动沿着与线路垂直方向和楼层高度方向快速衰减,车致振动沿着框架柱传递振动响应,但是轴柱中心线的振动响应小于跨中的振动响应。车致振动响应沿着高度方向呈现指数衰减。车致振动响应的垂向振动、横向振动存在量级上的差异,因此综合交通枢纽车站的振动舒适度问题可以主要关注竖向振动。     

地铁运行引起地面局部振动放大现象的数值分析

以南昌地铁一号线穿越的土层为研究对象,建立轨道—隧道—大地的三维有限元模型,施加粘弹性人工边界,从隧道埋深,场地土层弹性模量等角度分析了由地铁运行所诱发的地面振动的传播规律。研究表明:地面振动的衰减并不是随着与隧道中心距离的增加呈严格意义单调递减,而是距离线路某一范围内存在一个振动放大区。隧道埋深越深,振动放大区出现在距离隧道越远的位置,而且振动放大区出现的次数会增加;土层越硬振动放大区越靠近隧道,振动放大区出现的次数会越多。振动放大区第一次出现在距离隧道约20 m~30 m处,振动反弹量比较大,被放大频率带主要分布在6 Hz~28 Hz,其中8 Hz~12 Hz最为集中,如果侵入建筑群,需特别关注。第二次第三次振动反弹量小,重视程度可以放宽。     

地铁列车振动对隧道结构激振荷载的模拟

本在现场试验的基础上,利用频谱分析方法,得出由于地铁列车振动而起的轨道振动加速度的数定表达式,根据车辆系统振动简化模型,建立了正确的模拟轮系的运动方程,从而推导出地铁列车振动荷载,为进一步分析列车振动荷载作用下地下结构动力响应打下了基础。     

不同轨道结构形式下地铁隧道振动传递特性试验研究

为探明不同轨道结构形式下地铁隧道的振动传递特性及减振效果,以南昌地铁3 号线为工程背景,分别选取普通板式轨道地段、双层非线性减振扣件轨道地段、隔离式减振垫轨道地段,开展现场锤击试验。基于现场测试结果,研究不同轨道结构形式下地铁隧道的振动传递特性,并分析不同轨道结构的减振效果。结果表明：隔离式减振垫轨道的减振效果最佳,其次是双层非线性减振扣件轨道,普通板式轨道减振效果最差;双层非线性减振扣件轨道在80 Hz～170 Hz范围内表现出良好的减振特性,隔离式减振垫轨道则在30 Hz 以上频段均表现出显著的减振特性;与普通板式轨道相比,双层非线性减振扣件轨道和隔离式减振垫轨道的减振效果分别约为5.6 dB和10 dB。     

上海地铁荷载作用下邻近建筑物振动响应分析

为进一步了解上海地区地铁运行所引起的临近建筑物振动情况,根据上海实际地层剖面建立隧道-土体-建筑物相互作用三维有限元数值模型,分析地铁运行所引起的相邻建筑物各层水平和竖向振动变化规律。其中,列车荷载由三质点振动模型求出并施加于轨道上。同时对列车运行速度、建筑物与隧道距离及建筑物楼层数等因素对振动幅值的影响进行分析。结果表明,同一建筑物内竖向振动随层高基本不变,水平向振动先减小后增加,顶层有明显的振动放大现象;建筑物各层的振动随列车车速的减小、与轨道中心距离的增大和楼层数的增大而减小;但随着楼层数的增加,建筑物各层水平向振动放大现象也更明显。     

多振源激励下站房结构振动响应分析方法

立体式、现代化铁路站房结构处于列车行驶、人行及设备运行等多振源共同激励的复杂振动条件下,目前国内外尚无合理的多振源激励下站房结构振动响应分析方法。通过分析列车行驶、人行及设备运行单独激励下站房结构振动响应的时频域特性和频带交叠情况,提出了基于均方根加速度、考虑加权功率相干叠加的多振源激励下站房结构振动响应分析方法,并对方法的合理性和适用性进行了论证。以天津西站站房结构为例,分别采用非相干叠加方法和加权功率相干叠加方法对站房结构进行三振源激励下振动响应分析。结果表明,考虑加权功率相干叠加的振动响应均方根加速度区间可以包络三振源激励下非相干叠加的站房结构振动响应均方根加速度值。     

地铁引起古建筑物振动三维数值分析

以南昌市八一广场地铁旁的一个古建筑物为研究对象,通过建立包含4孔隧道的轨道-隧道-大地-建筑物三维有限元模型,进行模态分析和瞬态动力学分析。计算1、2号线单独运行及1、2号线同时运行三种情况下的建筑物振动。结果表明：埋深较浅的2号线对建筑物振动影响较大;只有当1号线和2号线同时运行时,建筑物振动才会超过限值,但超标量不大;随楼层上升,建筑物水平振动呈减小趋势,但在顶层却有最大值。     

地铁列车进出站对换乘站振动影响实测分析

为研究列车进、出站所引起某地铁换乘站楼板及办公区休息室的振动特性及其在不同楼层的传播规律,基于现场实测数据,采用时频分析、插入损失、1/3倍频程及Z振级曲线拟合等方法进行分析,得出以下结论:(1)地铁列车进、出站工况下的垂向加速度大于水平加速度,出站工况下楼板振动加速度大于进站工况,负一楼楼板振动加速度大于负二楼.无论...     

地铁运行引起的建筑物振动响应预测

福州地铁尚未建成时,需要对临近建筑物的振动响应进行预测。由此,建立车轨垂向耦合振动数值分析模型和隧道—土体—建筑物有限元模型,参考福州地铁振源参数及沿线典型II类场地土类型,对地铁运行后,临近建筑物的振动响应作出了理论预测。分析结果表明,地铁列车运行引发的环境振动主频以中高频振动为主,而建筑物各楼面峰值主频均为建筑物的自振频率。同时,在低层楼面存在激励振动的中高频反弹区。列车车速和单双线运行不影响建筑物的振动形态,但能显著影响楼面加速度振级。另外,当多层和小高层建筑至隧道中心水平距离小于10 m,高层建筑小于15 m及位于30 m左右处,车速超过40 km/h时,建筑物部分或全部楼层加速度振级可能超越相关规范规定的振动限值,需要考虑振动控制。     

地铁引起的建筑结构振动及噪声分析

针对上海地铁附近某拟建建筑的振动与噪声问题,建立结构的有限元模型,输入场地实测地面振动加速度激励,计算结构振动的加速度响应.结合噪声预测模型,给出建筑结构内声场分布规律,并结合工程实例,对浮筑楼板隔振降噪措施效果进行分析,结果表明浮筑楼板隔振降噪效果一般.     

复杂环境下地铁车站基坑爆破振动效应的试验研究

复杂环境下的城市基坑控制爆破,爆破振动安全要求高,施工风险大.针对深圳地铁2号线新秀站基坑爆破施工进行了爆破振动效应试验,通过基坑不同部位的爆破试验获得了不同地质条件下的爆破振动衰减规律经验公式,结果显示场地岩石地质条件的差异对试验结果有一定影响,在场地岩石条件变化较大的施工环境应加以重视.试验成果经实际施工监测验证是适用的,根据该公式可计算针对不同建(构)筑物和其它保护对象安全振速要求的最大一次起爆药量,确定爆破规模,为后期爆破设计及施工提供依据.     

随机刚架结构在平稳随机激励下的动力响应分析

文中研究了随机刚架结构的平稳随机响应问题。考虑结构物理参数的随机性，导出了结构在平稳随机激励下位移响应均方值和应力响应均方值的均值、方差和变异系数的计算表达式。通过算例考察了结构物理参数的随机性对结构动力响应均方值随机性的影响，并获得了若干有意义的结论。     

激励力施加方式对结构振动特性影响研究

为了更合理地预测空压机结构振动特性,对CZ60/30型往复式压缩机进行有限元数值模拟,研究激励力施加方式对机体振动特性的影响。首先建立空压机机体有限元模型,并计算空压机机体受到的主要激励力。在进行活塞侧推力和气体力对气缸内壁的激励加载时,按照等活塞行程和等运行时间两种方式将一个运动周期分成10部分,分析不同激励力施加方式对计算结果的影响。结果显示等活塞行程分段方式仿真结果更能反映空压机低频振动特性,计算结果与实验数据较为吻合,证明了计算方法的可行性。     

挖掘激励下斗轮机振动响应及影响因素研究

斗轮机的振动是导致结构失效的关键原因。为此,通过拉格朗日方程建立斗轮机的4自由度离散动力学模型。基于动力学模型,研究4种典型工作姿态下斗轮机系统对挖掘阻力激励的响应,结果表明当斗轮机构处于最低位置时系统的位移和加速度响应最剧烈。针对此工况,进一步研究关键结构的刚度、以及斗轮质量对斗轮机系统固有频率以及振动响应的影响规律,结果表明:系统的前4阶固有频率对结构刚度的敏感性各不相同;斗轮质心振动位移随着斗轮质量和斗轮悬臂刚度的增加而单调减小;斗轮质心加速度大小随斗轮质量量增加而单调减小,而对悬臂拉杆刚度的变化不敏感。研究结果可为斗轮机上部结构的动力学设计提供理论依据。     

平稳随机激励下线性随机桁架结构动力响应分析

考虑桁架结构的物理参数、几何尺寸的随机性，利用求解随机变量函数矩的方法和求解随机变量数字特征的代数综合法，从结构平稳随机响应在频域上的表达式出发，导出了随机桁架结构在平稳随机激励下位移响应均方值和应力响应均方值的均值、方差和变异系数的计算表达式。通过算例考察了结构物理参数和几何尺寸的随机性对结构位移响应均方值和应力响应均方值随机变量随机性的影响，并获得了一些有意义的结论。     

Dynamic Response Analysis of Fuzzy Stochastic Truss Structures under Fuzzy Stochastic Excitation

A novel method (Fuzzy factor method) is presented, which is used in the dynamic response analysis of fuzzy stochastic truss structures under fuzzy stochastic step loads. Considering the fuzzy randomness of structural physical parameters, geometric dimensions and the amplitudes of step loads simultaneously, fuzzy stochastic dynamic response of the truss structures is developed using the mode superposition method and fuzzy factor method. The fuzzy numerical characteristics of dynamic response are then obtained by using the random variable’s moment method and the algebra synthesis method. The influences of the fuzzy randomness of structural physical parameters, geometric dimensions and step load on the fuzzy randomness of the dynamic response are demonstrated via an engineering example, and Monte-Carlo method is used to simulate this example, verifying the feasibility and validity of the modeling and method given in this paper.     

基于分段解析法的智能弹簧隔振系统基础激励响应分析

建立了基于智能弹簧的无阻尼消极隔振系统模型,将干摩擦引起的非光滑动力系统分段线性化,用接缝法求得系统响应的解析解,并对系统可能存在的粘滑振动响应过程进行了分析。通过数值分析,研究了一组结构参数下,系统在滑移起始频率附近的运动特性随工作频率的变化情况。结果表明,在系统的滑移区域,系统响应曲线有较大的畸变,且具有丰富的运动特性,包含单周期响应、多周期亚谐响应、超谐响应、拟周期响应以及混沌响应;在系统滑移区域外,系统维持粘滞状态,基本弹簧与主动弹簧刚性联接,系统运动状态为多周期与非周期运动;通过调整压电陶瓷作动器的控制电压,智能弹簧隔振系统可实现以刚度和阻尼的组合形式减小振动能量的传递。     

爆破振动作用下砌体房屋结构动态响应与损伤分析

以实心砌体房屋为研究对象,建立了四层砌体房屋仿真模型,应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA通过模态分析获取其固有频率及振型,根据模态分析结果设计非一致爆破地震波激励加载模型,分析砌体房屋在爆破振动作用下动态响应和变形特点。计算结果表明:结构响应随地震波振速幅值增大而增大,随主频的增大而减小;爆破地震波作用下底层门窗角落易形成集中应力而产生水平裂缝,但砌体产生破坏时其最大层间位移均未达到砌体结构设计规范控制值和各类文献建议值,说明结构是由于受拉导致的脆性破坏。由此可见,采用延性、层间位移角等地震工程常用的结构损伤评估指标来评价爆破地震对建筑物的破坏是不准确的。     

基础激励下非线性碟簧减振系统的特性研究

详细研究了考虑静力载荷影响、具有弹性非线性和Coulmb摩擦阻尼非线性的磺簧元件的动力学特性。首先利用Fourier级数展开与平均法研究非线性碟簧系统的自由振动,讨论影响自由振动的振幅和频率的各种因素;然后利用Fourier级数展开与谐波平衡法研究基础激励下非线性簧系统的强迫振动,通过详细的参数研究考察非线性碟簧元件的减振性能特征;最后采用修正的稳定分析方法研究稳态响应的稳定性。     

激励对柔性结构上设备振动传递率的影响

对机载仪器设备进行振动控制是提高其精度和寿命的重要手段。发动机、其它设备或者外部环境振动通过机体结构传递到机载设备。从这一实际出发,将机体结构建模为弹性梁,认为外部激励直接作用于梁结构,并通过隔振器传递到机载设备。运用子结构导纳法建立基础-隔振器-刚体系统动力学模型,推导出由基础结构通过隔振器传递到机器设备的速度传递率表达式,分析速度传递率随激励频率和激励施加位置变化规律,并通过试验进行验证。结果表明,基础梁的横向共振是导致传递率增大的主要原因;相对于基础梁非对称激励能激发更多基础结构弯曲共振模态;高频激励会引起隔振器纵向与弯曲共振产生驻波效应;推导出公式在100 Hz~1 000 Hz之间能够比较准确地反映传递率的变化。