地鐵-房建合建體系耦合動(dòng)力學(xué)及振動(dòng)控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著軌道交通的不斷發(fā)展，受城市規(guī)劃、地鐵線路規(guī)劃及建筑用地等多方面因素影響，一些特殊情況下地鐵線路只能選擇穿越建筑用地，形成了地鐵-房建合建體系。地鐵-房建合建體系的出現(xiàn)很好的解決了建筑規(guī)劃用地與地鐵線路規(guī)劃用地之間的矛盾，節(jié)省了土地資源，但該體系下地鐵線路只能通過在樓內(nèi)架設(shè)高架橋或直接將地鐵鋪設(shè)于建筑結(jié)構(gòu)的樓板之上，因此隨之而來(lái)的振動(dòng)問題也勢(shì)必更加惡劣。對(duì)于地鐵-房建合建體系而言，列車運(yùn)行時(shí)，地鐵與相鄰房建結(jié)構(gòu)之間相互作用，相互影響，

2、形成了一個(gè)空間耦合的振動(dòng)體系，為了真實(shí)的反映列車通過時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)，必須建立一個(gè)包含車輛、軌道、下部基礎(chǔ)、房建結(jié)構(gòu)及各結(jié)構(gòu)間相互作用的空間耦合動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行分析。對(duì)此，本文提出并建立了車輛-軌道-下部基礎(chǔ)-房建結(jié)構(gòu)空間耦合動(dòng)力學(xué)分析方法，細(xì)致的考慮了車輛、軌道、下部基礎(chǔ)及建筑結(jié)構(gòu)等子模型的力學(xué)特點(diǎn)，并通過子模型間的相互作用關(guān)系實(shí)現(xiàn)了車輛、軌道、下部基礎(chǔ)及房建結(jié)構(gòu)的空間耦合振動(dòng)分析?；谠摲椒?，針對(duì)地鐵-房建合建體系“線樓分離”及“線樓

3、合一”兩種合建型式下的地鐵-房建合建體系的空間振動(dòng)特性進(jìn)行了系統(tǒng)分析，提出了適用于不同合建型式的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制方法。最后，針對(duì)馬泉營(yíng)車輛段地鐵-房建合建體系的減振設(shè)計(jì)案例，提出了地鐵-房建合建體系的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)集合，對(duì)有砟軌道及鋼彈簧浮置板軌道兩種軌道型式下馬泉營(yíng)車輛段地鐵-房建合建體系的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了評(píng)估。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)車輛-軌道-下部基礎(chǔ)-房建結(jié)構(gòu)空間耦合動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)的建立:
　　基于多體動(dòng)力

4、學(xué)、有限元、接觸動(dòng)力學(xué)、輪軌動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)等相關(guān)理論，研究了車體子模型、軌道子模型、土體子模型及房建結(jié)構(gòu)子模型的建模方法，以輪軌關(guān)系及各子模型間的力學(xué)關(guān)系作為紐帶，建立了車輛-軌道-下部基礎(chǔ)-房建結(jié)構(gòu)空間耦合動(dòng)力學(xué)仿真分析平臺(tái)VTFBSIM，并結(jié)合相關(guān)動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果對(duì)仿真平臺(tái)的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明，本文所采建立的動(dòng)力仿真平臺(tái)VTFBSIM是準(zhǔn)確可靠的。
　　(2)地鐵-房建合建體系動(dòng)力特性研究
　　針對(duì)“線樓分離

5、”及“線樓合一”兩種合建體系，研究當(dāng)?shù)罔F通過時(shí)振源以及房建結(jié)構(gòu)各樓層振動(dòng)的時(shí)域及頻域特性，并研究了車輛運(yùn)行條件、建筑物高度以及地鐵線樓穿越所在樓層對(duì)于各樓層振動(dòng)的影響規(guī)律。
　　(3)“線樓分離”地鐵-房建合建體系綜合減振措施研究
　　研究了不同軌道結(jié)構(gòu)類型下建筑結(jié)構(gòu)各樓層振動(dòng)的振動(dòng)特性，對(duì)比分析了不同減振措施下各樓層振動(dòng)的變化情況，研究了高架站墩臺(tái)處采用減振支座及非減振支座下各樓層的振動(dòng)情況，并進(jìn)一步研究了減振支座力學(xué)參數(shù)

6、等對(duì)于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響規(guī)律。
　　(4)“線樓合一”地鐵-房建合建體系動(dòng)力特性及振動(dòng)控制研究
　　基于隔振原理提出了兩種浮置樓板結(jié)構(gòu):連續(xù)支撐浮置樓板結(jié)構(gòu)以及離散支撐浮置樓板結(jié)構(gòu)。視軌道結(jié)構(gòu)減振措施或浮置樓板結(jié)構(gòu)各為一個(gè)單重隔振系統(tǒng)，首先研究了采用單重隔振系統(tǒng)下“線樓合一”合建體系的動(dòng)力學(xué)特性，并對(duì)比分析了減振軌道與浮置樓板結(jié)構(gòu)的減振效果;在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了雙重隔振系統(tǒng)下“線樓合一”體系的動(dòng)力特性，分別分析了減振軌

7、道及浮置樓板類型對(duì)于雙重隔振系統(tǒng)減振效果的影響;通過將單重隔振及雙重隔振的減振效果進(jìn)行對(duì)比，提出了適用于“線樓合一”合建體系的綜合減振措施方案。
　　(5)地鐵-房建合建體系結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析實(shí)例
　　從車輛運(yùn)行安全及平穩(wěn)性、結(jié)構(gòu)疲勞傷損、房建結(jié)構(gòu)室內(nèi)環(huán)境振動(dòng)及人體暴露于振動(dòng)環(huán)境中的敏感性四個(gè)角度，提出了地鐵-房建合建結(jié)構(gòu)的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)集合，并以馬泉營(yíng)車輛段地鐵-房建合建結(jié)構(gòu)減振設(shè)計(jì)為例，利用建立的車輛-軌道-下部基礎(chǔ)-房建結(jié)構(gòu)空