滬寧城際高速鐵路振動及其對周圍環(huán)境影響研究.pdf

1、隨著鐵路網(wǎng)的加密和列車運行速度的提高，列車運行引起的振動問題愈發(fā)突出，振動過大會對列車運行的舒適性和安全性、周邊結(jié)構(gòu)物的正常使用和安全以及沿線居民的正常生活造成影響，并進一步引發(fā)鋼軌疲勞屈服、軌道結(jié)構(gòu)沉降、路基土體擾動等問題。近年來建成通車的滬寧城際鐵路設(shè)計時速超過300公里，穿越大量人口稠密區(qū)和軟土地區(qū)，且部分路段緊鄰既有京滬鐵路，因此，其高速運行列車引起的振動問題備受關(guān)注。本文以滬寧城際鐵路為研究對象，采用理論分析和現(xiàn)場試驗相結(jié)合的

2、研究方法，對滬寧城際鐵路振動問題進行了系統(tǒng)研究，主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　(1)針對滬寧城際鐵路高架段和路基段進行了現(xiàn)場振動測試，對測試數(shù)據(jù)從時域和頻域內(nèi)進行分析，得到了鋼軌、軌道板、底座板、橋墩、路基邊坡以及地面等處的振動響應(yīng)。測試結(jié)果表明，線路結(jié)構(gòu)形式和車速對振動有較明顯的影響，而車型及編組長度對振動影響較小;橋梁支座附近的底座板振動較大，設(shè)計及維護中應(yīng)加強觀測。
　　(2)采用基于頻域功率譜等效的數(shù)值模擬方法由國內(nèi)

3、外典型高速軌道譜密度函數(shù)計算得到軌道不平順時域樣本，通過滬寧城際軌道不平順與典型高速軌道譜在時域和頻域內(nèi)的對比分析，結(jié)果表明，滬寧城際鐵路軌道平順性較好，軌道不平順幅值及功率譜密度優(yōu)于參與對比的其他四種軌道譜。
　　(3)研究建立了列車—板式無砟軌道耦合動力學模型，以滬寧城際軌道不平順和國內(nèi)外四種典型高速軌道譜作為輪軌激勵輸入，對列車動力響應(yīng)進行了計算分析。結(jié)果表明，列車動力響應(yīng)隨車速的增大而增大，軌道平順性較好時呈小幅均勻增長，

4、軌道平順性較差時隨車速增加增幅較大;在滬寧城際軌道不平順激擾下，車速達到400km/h時仍能保證列車平穩(wěn)運行。
　　(4)研究建立了軌道—土體有限元模型，計算得到了地面的振動響應(yīng)，通過與測試結(jié)果進行對比，驗證了有限元模型的合理性。并針對地基土質(zhì)、車速、軌道不平順、地基加固等條件對環(huán)境振動的影響進行了計算分析，結(jié)果表明:地基土質(zhì)、車速和軌道平順性對環(huán)境振動有較明顯的影響;滬寧城際鐵路采用的樁網(wǎng)復合地基具有良好的加固減振效果，且距離地

5、基加固區(qū)越近，減振效果越明顯，距線路中心線10m處地面振動加速度峰值下降約33.8％。
　　(5)研究建立了列車—有砟軌道耦合動力學模型，計算得到京滬鐵路列車移動荷載;并擴展建立了包含滬寧城際鐵路和京滬鐵路軌道結(jié)構(gòu)的有限元模型，模擬滬寧城際鐵路和京滬鐵路同時行車情況下的地基土體應(yīng)力和累積塑性變形。計算結(jié)果表明，線路結(jié)構(gòu)間距為5m條件下，高速鐵路行車導致京滬鐵路地基土體累積變形量增加18.36％，線間距的減小對既有線地基土體累積塑性