饱和软土二维-三维列车振动响应对比分析

针对岩土工程中常用二维模型等效三维模型进行数值计算的方法,对列车运行引起的二维和三维动力响应进行了分析.根据钢轨-扣件-隧道-地基纵向模型得到作用于隧道道床上的振动荷载,基于循环流动本构模型和土-水完全耦合理论,计算了列车平均时速下饱和软土层二维和三维的振动响应规律.研究结果表明:两种模型的地表振动加速度、位移以及隧道周围超孔隙水压力在横截面内规律基本相似但数值相差较大;二维-三维地表加速度比和位移比最大值分别可达9倍和6倍,加速度振级相差可达15 d B;隧道周围的二维-三维超孔压比在1.5~3.5之间,单次振动超孔压累积值可达4.36 k Pa和1.69 k Pa,且在隧道竖轴左右45°及135°位置处超孔压力累积最为明显;振动荷载形式、纵向土层振动、固结速度是造成饱和土软土二维-三维列车振动响应差异的主要原因.     

高速铁路车桥系统横向振动研究

以车桥系统横向动力平衡方程为基础，分析了列车在地面线路上运行以及列车通过桥梁时列车横向动力响应的变化；并改变桥墩刚度，计算比较了桥墩刚度变化对车桥系统横向振动的影响。     

列车振动对环境及建筑物的影响分析

以一种简化的方法,分别建立了列车一轨道和路基－土层－建筑物的二维动力相互作用分析模型,计算了列车引起的振动土层中的传播特性及对邻近建筑物的影响,分析结果与实测资料相吻合,可为进一步研究振动环境控制问题提供了参考。     

地铁列车振动对邻近建筑物的影响

采用车辆－结构－土层－建筑物的二维共同作用模型分析了地铁列车振动在地面的传播特性,并计算了地面上不同位置、不同层数的建筑物的振动响应及隧道深度不同时铁列车振动对邻近建筑物的影响。     

高架轨道系统的蜂窝波阻块隔振研究

城市高架轨道系统会引起环境振动,影响人们的工作和学习.首先使用有限元法建立车辆-轨道-桥梁有限元模型,求得列车通过高架轨道时桥墩对大地的动力作用;再使用大型通用有限元程序ANSYS建立蜂窝波阻块-大地耦合振动计算模型,对蜂窝波阻块的隔振效果进行了分析.研究表明：蜂窝块波阻块作为一种地屏障结构,能够很好的隔离由高架轨道引起的大地振动.     

软弱夹层对土-结构动力相互作用的影响分析

针对某一桥墩与地基土层相互作用,采用通用有限元程序ANSYS,进行了二维动力有限元数值模拟计算,计算中均匀地基土体的本构模型采用ANSYS程序里的Drucker-Prager模型,通过EICentro地震波输入,对比分析了考虑软弱夹层对土—结构动力相互作用特性的影响。     

高速列车引起的深水桥墩流固耦合的振动分析

为研究水体对桥墩结构振动特性的影响,以ANSYS为计算平台,建立了桥墩-水流固耦合有限元模型,计算了不同几何尺寸和淹没比情况下桥墩的自振频率,分析了桥墩在高速列车作用下,不同水深对其振动特性的影响。分析后得出结论：当水体深度小于墩高50%时,桥墩的自振频率降低不明显;当水体高度大于墩高50%时,桥墩自振频率出现明显降低。高速列车作用下,桥墩墩顶纵向位移出现极值的时间,随淹没比的增加向后推迟;桥墩墩顶纵向加速度随淹没比的增加而增加。因此,高速列车作用下,水体对于涉水铁路桥梁桥墩的自振与动力振动特性有着明显的影响,且这种影响不可忽视。     

基底面积对地基刚度和阻尼的影响

本文通过强迫振动试验，研究了基底面积对地基劝力特性的影响，提出了确定大型动力机器基础地基刚度和阻尼的新方法。在分析地基的动力参数时，采用了考虑地基土参振作用的质－阻－弹力学模型。     

考虑桩土相互作用的车-轨-桥系统地震响应分析

弄清桩土相互作用对车桥系统地震响应的影响对于研究地震引起的高速铁路桥上列车行车安全问题十分必要. 基于列车-轨道-桥梁耦合振动理论,采用Winkler地基梁模拟群桩基础并通过m法计算弹簧参数,建立了地震作用下的列车-轨道-桥梁-群桩耦合振动模型,并编制了仿真分析程序. 以某（88 + 168 + 88）m预应力混凝土连续刚构桥为例,分别建立了考虑桩土相互作用的群桩基础模型以及作为对比的刚性基础模型和弹性基础模型,通过输入3条典型地震波,计算对比了3种模型的耦合振动响应,研究了桩土相互作用的影响. 结果表明:地震作用下桩土相互作用对桥梁、轨道和列车子系统动力响应的影响横向大于竖向,且对桥梁、轨道子系统动力响应的影响大于列车子系统;对于本文的计算条件,不考虑桩土相互作用会使桥梁、轨道和列车子系统的动力响应偏小,其中列车的脱轨系数、轮重减载率和轮轴横向力平均值分别偏小5.8%、8.6%和9.0%;桩土相互作用对列车行车安全性指标的影响不会随车速的变化而变化. 本文的研究成果可为震区高速铁路桥梁的抗震设计提供参考.      

机车—桁架桥梁耦合振动研究

建立了轮对和钢轨之间弹性联接３３个自由度的机车车辆动力学模型，采用有限元法分析计算了列车荷载作用下某铁路双线钢桁桥的动力响应。采用空间梁单元建立了桁架桥的振动方程。根据随机振动理论计算了当列车过桥时，车－桥耦合振动系统的空间动力响应，并与实测结果进行了比较，比较表明，采用弹性联接横型比密贴模型的计算结果更接近于实测值。     

列车荷载作用下地铁重叠隧道的响应分析

以深圳地铁一期工程区间近距离重叠隧道为背景，研究地铁运营期间，列车振动荷载对隧道结构的的影响。首先根据车辆－轮轨模型，确定列车振动荷载。然后采用释放荷载方法模拟地铁的开挖效应，确定初始应力场，并通过对地铁结构体系进行模态分析，得到体系的振型和频率，以确定合理的阻尼系数和时间积分步长。最后运用Newmark隐式时间积分法，分别研究在上行动载，下行动载和上下交会动载3种情况下，区间近距离重叠隧道的动力响应，确定在列车振动荷载作用下衬砌结构的薄弱部位及其相应的位移和应力。     

水位抬升对高铁路基动力响应与长期沉降的影响

基于Biot理论，建立了轨道-路基-多层饱和土地基耦合系统的2.5维有限元分析模型，提出了考虑实际列车循环荷载作用的路基累积沉降计算方法，分析了水位抬升、列车速度和列车轴重对路基动力响应与长期沉降的影响。研究结果表明：水位抬升对土体振动强度的放大作用并不是局限在水位变化的深度范围内，而是会导致整个路基和地基断面的振动增大，并且这种全断面式的振动放大效应随着列车速度的提高而增强；水位抬升至路基内部时，路基内部会出现显著的超静孔压，最大值达到27.52 kPa,导致有效应力大幅下降，路基内土单元的应力路径向破坏线靠近；当水位仅在地基内抬升时，路基在列车循环荷载作用下的累积变形较小，线路沉降主要来自于地基，当水位抬升至路基内部时，路基累积变形随加载次数的增加发展迅速，100万次加载后变形为19.54 mm,远超容许值，说明路基防水对于线路的长期累积沉降控制具有关键作用；路基和地基的累积变形受列车速度和列车轴重的影响，随着列车轴重的增加而显著增大，并且轴重的增加对路基累积变形的影响相较于地基更强烈，在设计时需要格外关注。     

列车移动荷载作用下曲线上桥梁的振动响应分析

以列车移动荷载作用下曲线上桥梁系统研究对象，采用车－桥系统的空间振动分析模型，以一箱型箱支梁为例，用计算机模拟列车过桥的全过程，计算了列车荷载作用下曲线桥的动力响应、列车的脱轨系数、轮重减载率，列车运行平稳性指标，并与直线桥作了比较，研究结果与工程实际有一定的参考价值。     

高速列车—连续刚架桥系统地震反应分析

将高速列车－连续刚架桥视为一整体振动系统。采用随机振动理论，计算机模拟了高速列车通过刚构式高架桥的全过程，与国外实测资料相比较，结果吻合较好；分析了高速列车与连续刚构桥系统横向地震反应，讨论发生地震时，高速列车在桥上运动安全性。研究结果表明，由于地震作用，车桥系统动力响应值显著增加，列车运行安全性亦大大下降。     

基于列车振动的高速铁路桥墩沉降控制阈值

为保障高速铁路桥墩沉降区域的列车运行安全平稳性,提出了一种基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论的高速铁路桥墩沉降控制阈值研究方法;探讨了既有标准中的桥墩沉降限值,并确定了影响桥墩沉降控制阈值的关键因素;基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论,考虑轨道随机不平顺、轮轨非线性接触关系等非线性因素,建立了考虑桥墩沉降和多影响因素的高速列车-轨道-桥梁耦合动力学模型;在此基础上,研究了多因素条件下桥墩沉降对列车-轨道-桥梁系统的影响,并从保证列车安全平稳运营的角度提出了适用于中国高速铁路桥墩沉降的控制阈值。研究结果表明:研究高速铁路桥墩沉降控制阈值时不能忽略轨道随机不平顺、温度作用、混凝土收缩徐变等因素的影响;随着桥梁跨度的增大,混凝土收缩徐变和温度作用导致车体垂向加速度和轮重减载率增大,桥墩沉降则导致上述指标减小;考虑多因素后,车体垂向加速度和轮重减载率与不考虑这些影响因素相比明显增大;随着桥墩沉降的增大,列车通过不同不平顺样本时车体垂向加速度和轮重减载率均超标;为保证列车运行安全性与乘坐舒适性,高速铁路桥墩沉降控制阈值建议为10 mm;在本文得到的控制阈值基础上进一步考虑施工误差等其他因素即可得到准确的标准限值,研究结果可为桥墩沉降限值的最终确定提供研究方法和数据支撑。      

铁路列车作用下轻型桥墩横向振动试验研究

提速线路轻型墩桥梁横向振幅过大严重影响过往列车的安全，通过对轻型墩铁路桥的现场振动测试，得到了桥墩的横向振动特性，给出了列车过桥时轮轨作用力的典型时程曲线和列车的脱轨系数及轮重减载率，为进一步研究轻型桥墩的横向振动机理提供了实测数据．     

重载汽车与路面的动力相互作用研究

采用二自由度四分之一汽车悬架和粘弹性地基梁模型建立了二维汽车-路面系统.通过模态叠加法得到了路面位移的显示解析解,研究了路面位移响应的分布规律及路面振动对汽车的二次激励作用.研究结果表明,汽车正在经过的路面振动最大,汽车行驶前后的路面振动不对称;路面对汽车的二次位移激励呈周期性分布,频率接近移动汽车载荷对路面的作用频率.     

列车与刚梁柔拱组合系桥系统的地震响应分析

主要讨论地震荷载作用时车桥系统的动力响应特征及对行车稳定性的影响。建立了地震作用下综合考虑输入地震波，轨道不平顺和车辆蛇行运动的车桥体系振动的动力分析模型，推导了体系动力平衡方程组。通过对系统输入各种典型的地震波，在计算机上模拟了列车过桥的全过程动力响应。计算了桥梁的线性和非线性响应，研究了列车荷载及桥梁下部结构刚度对地震响应的影响。以一座刚梁柔拱组合系桥为例，研究地震发生时桥上列车的运行稳定性和     

汽车-路面-路基系统动态响应及参数分析

为了研究汽车与公路路面的相互作用机理,采用二自由度四分之一汽车悬架模型模拟汽车系统,用无限长Bernoulli-Euler梁模拟公路路面,用Kelvin黏弹性地基模拟公路路基,同时对汽车和路面建模,构成二维汽车-路面-路基系统.通过线性振动理论、积分变换和广义杜哈梅积分得到了汽车和路面的动力响应解析解及路面响应在时间域和空间域的分布规律.另外,分析了车速、地基反应模量、地基阻尼系数、悬架刚度、悬架阻尼、轮胎刚度和轮胎阻尼7个参数对路面动力响应的影响.结果表明,地基反应模型的影响最大,而车速的影响与地基阻尼系数密切相关.     

天然基础上的重力式桥墩非线性地震反应分析

软弱地基上的重力式桥墩，在强烈地震作用下，有可能会发生桥墩基础提离现象，文章针对这一问题，上部结构恢复璃模式取为理想弹塑性模型，下部地基土采用有试验支持的无拉力Winkler弹塑性固结模型，分析了非线性地基土与非线性重力式桥墩相互作用体系下的地震反应，并对一重力式桥墩进行了计算分析，分析结果表明，对于天然浅基础上的重力式矮墩，地基的破坏有可能先于桥墩的破坏，在进行桥梁抗震设计时，考虑土与桥墩的共同作用是必要的。