車輛—軌道—橋梁系統(tǒng)的空間耦合振動(dòng)及其環(huán)境振動(dòng).pdf

1、隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展，城市高架軌道交通不斷涌現(xiàn)。城市高架軌道交通引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)以及環(huán)境振動(dòng)問(wèn)題日益突出，受到學(xué)術(shù)界和工程界的高度重視。本文系統(tǒng)地研究城市高架軌道交通引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)的發(fā)生機(jī)理、在土中的傳播特性及其引起鄰近建筑物的環(huán)境振動(dòng)效應(yīng)，對(duì)保障城市高架軌道交通的安全運(yùn)營(yíng)以及減輕其環(huán)境振動(dòng)影響，具有重要的理論意義和工程價(jià)值。主要研究工作和創(chuàng)新成果如下： (1)車輛一軌道一橋梁系統(tǒng)垂向耦合振動(dòng)分析。建立了車輛一無(wú)碴軌道一橋梁系統(tǒng)

2、的垂向隨機(jī)振動(dòng)模型，其中車輛采用10自由度模型；鋼軌視為無(wú)限長(zhǎng)歐拉梁，以鋼軌下每個(gè)混凝土支承塊為基元，建立了軌道的單質(zhì)量(支承塊)兩層(鋼軌一支承塊一結(jié)構(gòu))彈簧的阻尼振動(dòng)模型；橋梁采用二維梁?jiǎn)卧?；由赫茲非線性彈性接觸理論確定輪軌之間垂向作用力。通過(guò)車輛、軌道和橋梁之間相互作用力的耦合，建立了車輛一軌道一橋梁系統(tǒng)垂向耦合振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程。通過(guò)Newmark-β數(shù)值積分方法求解，得到車輛、軌道和橋梁的垂向隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)。 (2)車輛

3、-軌道-橋梁系統(tǒng)的空間耦合振動(dòng)分析。建立了車輛-無(wú)碴軌道-橋梁系統(tǒng)的空間隨機(jī)振動(dòng)模型，其中車輛采用35自由度模型；左右鋼軌視為兩根歐拉梁，對(duì)左右軌下支承塊分別建模，彈性扣件、軌下墊層、塊下墊層和橡膠套靴都采用彈簧和阻尼單元進(jìn)行模擬；橋梁視為空間梁?jiǎn)卧?；考慮輪軌空間接觸幾何模型以及輪軌法向力和蠕滑力模型。通過(guò)車輛、軌道和橋梁之間相互作用力的耦合，建立了車輛-軌道-橋梁系統(tǒng)空間耦合振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程，并通過(guò)新型顯示積分方法進(jìn)行求解，得到車輛、軌

4、道和橋梁的空間隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)。通過(guò)對(duì)比相同軌道高低不平順激勵(lì)下垂向隨機(jī)振動(dòng)模型和空間隨機(jī)振動(dòng)模型的垂向振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算結(jié)果，分析了兩種模型的優(yōu)缺點(diǎn)；還研究了不同的軌道不平順激勵(lì)對(duì)車輛-軌道-橋梁系統(tǒng)空間耦合振動(dòng)的影響。 (3)車輛-軌道-橋梁系統(tǒng)空間耦合振動(dòng)引起的環(huán)境振動(dòng)分析。建立了土體-建筑物的三維有限元模型，其中土體采用空間八節(jié)點(diǎn)等參元建模，土體的彈塑性本構(gòu)關(guān)系選用摩爾庫(kù)侖屈服準(zhǔn)則，土體邊界采用粘彈性邊界；建筑物采用空間梁?jiǎn)卧Ｐ?/p>