薄層法在地下軌道交通引發(fā)環(huán)境振動(dòng)計(jì)算中的應(yīng)用.pdf

1、隨著軌道交通在城市公共交通系統(tǒng)中越來越多的采用，以及高速鐵路的廣泛使用，軌道交通引發(fā)的環(huán)境振動(dòng)對(duì)人類生活和工作環(huán)境的影響引起了廣泛的關(guān)注。本文就薄層法在地面及地下軌道交通引發(fā)環(huán)境振動(dòng)計(jì)算中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。薄層法是分析和模擬彈性波在層狀介質(zhì)中傳播的一種半解析半數(shù)值方法。傳統(tǒng)的薄層法點(diǎn)激振荷載的位移格林函數(shù)是在柱坐標(biāo)下給出的，本文在直角坐標(biāo)下推導(dǎo)出點(diǎn)激振荷載位移格林函數(shù)，與柱坐標(biāo)的解答完全一致。在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了二維線激振以及移動(dòng)荷載激振的

2、位移響應(yīng)基本解。主要研究內(nèi)容如下： ⑴利用上述位移響應(yīng)基本解和容積法建立了層狀地基中條形基礎(chǔ)以及地下埋管阻抗函數(shù)計(jì)算的薄層法模型，計(jì)算分析了彈性半空間內(nèi)埋置、明置條形基礎(chǔ)以及基巖上覆蓋層內(nèi)埋置及明置條形基礎(chǔ)的動(dòng)柔度函數(shù)并與已有研究結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。計(jì)算了彈性半空間內(nèi)埋管的阻抗函數(shù)并與波函數(shù)展開法求解得的彈性半空間內(nèi)埋管的軸向阻抗函數(shù)進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了方法的正確性。以全空間埋管的阻抗函數(shù)作為對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)，分析埋深及管徑對(duì)地下埋管阻抗函

3、數(shù)的影響。計(jì)算了上海典型土層條件下地鐵隧道的阻抗函數(shù)。 ⑵建立用薄層法計(jì)算地下軌道交通引發(fā)環(huán)境振動(dòng)的二維模型，針對(duì)剛體隧道、彈性隧道以及考慮上下行隧道相互影響的三種模型，給出了在單位力和單位位移激振作用下，土層的位移頻響函數(shù)的計(jì)算方法。分析了三種計(jì)算模型對(duì)頻響函數(shù)的影響，以及埋深和上下行隧道間距對(duì)頻響函數(shù)的影響。采用兩種不同的列車荷載模型和實(shí)測的道床加速度記錄，計(jì)算了上海某地鐵線路運(yùn)行時(shí)引發(fā)的環(huán)境振動(dòng)，經(jīng)與實(shí)測結(jié)果對(duì)比分析表明，

4、用二維模型計(jì)算地下軌道交通引發(fā)環(huán)境振動(dòng)問題時(shí)，采用實(shí)測的道床響應(yīng)記錄作為振源輸入能獲得比較好的模擬結(jié)果。 ⑶推導(dǎo)了層狀地基上梁在移動(dòng)激振荷載作用下梁及土層響應(yīng)的計(jì)算方法。采用明置道床或地下隧道的阻抗函數(shù)作為層狀地基的彈簧剛度，對(duì)X2000列車運(yùn)行時(shí)引發(fā)的地基動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算模擬，并與實(shí)測結(jié)果相對(duì)比。對(duì)上海某地鐵線路在列車移動(dòng)荷載激振作用下的地表觀測點(diǎn)加速度響應(yīng)進(jìn)行分析，分析中考慮了盾構(gòu)隧道接頭的影響，分析了盾構(gòu)隧道螺栓接頭、埋深