基于带隙性能评价函数的特征频段隔振周期排桩选型

针对轨道交通环境传播路径隔振,进行隔振周期排桩选型研究。在分析现有周期排桩隔振效果评价的基础上,提出以周期排桩带隙性能评价函数为单一指标,并考虑带隙分布的选型方法。该带隙性能评价函数综合考虑了带隙带宽、中心频率2个因素,基于该函数建立的选型方法规避了多指标分析的不确定性。考虑被阻隔对象的振动特征,将轨道交通环境振动的显著频率作为需要阻隔的关心频率引入该函数。该方法不再单独以首阶带隙为选型依据,而是综合考虑各阶带隙的分布情况。运用ABAQUS软件建立隧道—地层—周期排桩耦合三维动力有限元分析模型,进行选出隔振周期排桩的隔振效果分析。结果表明:所选隔振周期排桩在带隙分布范围内具有较好的振动隔离效果,验证了该选型方法的有效性。     

基于Bloch-Floquet理论的周期性排桩在轨道交通隔振中的应用研究

基于Bloch-Floquet理论的平面波展开法求解周期波屏障的衰减域,提出具有低频、宽带特点的六角晶格二维三组元局域共振型周期排桩结构,建立针对轨道交通环境振动隔振研究的隧道-地层-周期性波屏障耦合的数值模型,利用车-轨耦合解析模型计算获得浮置板隔振器的动反力输入上述模型,验证优势结构衰减域的正确性,综合评价了周期排桩的隔振效果。研究表明:排桩在相同布置形式下,适当降低土体弹性模量可有效降低该周期结构第一衰减域起始值,但同时缩小其衰减域宽度;覆土和粉质黏土与桩构成的周期结构在20~80Hz频段内较卵石砂砾-桩周期结构具有更好的衰减域特性;整体看,数值模型分析获得的衰减域与计算的带隙重叠区吻合良好,水平方向完全吻合,竖直方向受桩长制约,特定频段波在桩底绕射效应明显;首层土(覆土)的衰减域起主要控制作用。     

轨道交通路基段减隔振屏障的模型试验研究

为了研究不同因素对屏障减隔振效果的影响,通过模型试验得到300 Hz内10 Hz整数倍的不同频率简谐荷载引起的振动波在地表的传播衰减规律,并对比分析无屏障及钢筋混凝土板、泡沫塑料板、非连续空井排、连续空井排、不同排距排桩、不同排数排桩等不同减隔振屏障措施的减隔振效果。试验结果表明:钢筋混凝土板屏障的减隔振效果最好;非连续空井排屏障与排桩屏障的减隔振效果无明显差异;当桩距固定为1.5倍桩径,调整排距至2.5倍桩径时,排桩屏障的减隔振效果最佳;排数越多,排桩屏障的减隔振效果越好;在各类减隔振屏障后均存在一定范围的振动隔离区,在振动隔离区范围外,屏障的减隔振效果消失。     

不同隔振屏障对铁路环境振动的隔振效果试验研究

依托国家铁道试验中心试验线,在距线路一定距离处设置了多排桩与蜂巢桩2种隔振屏障,通过现场实测数据绘制2种隔振措施与无隔振措施下不同距离处的加速度时程与频谱曲线,并计算不同隔振措施下的最大Z振级,分析评价其隔振效果。研究结果表明:多排桩隔振效果较蜂巢桩好,多排桩减振量最大达到6.74 d B;但距2种隔振屏障10 m后几乎就不再有隔振效果甚至振动反而放大;多排桩隔振后振动频率主要集中在10~20 Hz,蜂巢桩隔振后振动频率在10 Hz附近。     

高速铁路混凝土排桩减隔振效果研究

为了研究高速铁路应用混凝土排桩的减隔振效果,通过无限元边界与有限元边界相结合的有限元分析方法建立模型,并通过正交试验方法对高速铁路混凝土单排桩减隔振措施进行研究。研究结果表明:无限元边界与有限元边界相结合的有限元计算方法可以有效反映减隔振措施的实际效果;混凝土单排桩减隔振效果显著,设置混凝土单排桩可使其后土体振动加速度衰减少39.7%~75.8%;桩深度越深减隔振效果越好,深度增加加速度衰减率增加6.5%~24.2%;随着单桩截面尺寸增加减隔振效果增加,加速度衰减率增加6.5%~11.5%;桩间距对减隔振效果影响非常小,不同桩间距下加速度衰减率变化范围仅在0.2%~2.2%;通过正交试验选出最优方案为桩截面尺寸25 cm×25 cm,桩深15 m,桩间距0.5 m。     

铁路路基混凝土排桩隔振效果模型试验研究

为了研究铁路路基混凝土排桩的隔振效果,通过模型试验方式,在模型试验箱中设置混凝土排桩作为土中障碍物,考虑桩截面尺寸、桩深度及桩间距因素,以加速度衰减率及振幅降低比来评价混凝土排桩隔振效果和影响其效果的因素。结果表明:混凝土排桩隔振效果显著,设置混凝土排桩可使桩后土体加速度衰减率达到47.8%~70.4%;单桩截面尺寸对隔振效果影响不明显,不同尺寸条件下加速度衰减率在1.5%~9.8%;桩深度增加对距振源一定距离处隔振效果影响比较显著,桩深度变化引起的加速度衰减率在18.3%~56.3%;随着桩间距增大,单排桩隔振效果降低。     

有砟轨道双轨模型振动带隙理论分析

现有的轨道结构振动分析模型通常根据轨道结构对称性将其简化为单根轨道的动力学模型,对其频散特性、振动衰减率进行分析。然而,单轨模型未能充分体现实际铁路中由2条轨道固定在轨枕上通过扣件连接形成的耦合特点,也忽略了振动波沿着轨枕横向传播时带来的差异。为了充分考虑钢轨和轨枕之间的空间耦合效应对有砟轨道振动带隙的影响,采用传递矩阵法将有砟轨道中的2根钢轨简化为欧拉梁,将道砟和扣件简化为连接弹簧,将轨枕简化为温克尔地基梁,建立有砟轨道结构的声子晶体双轨模型(DRPC);运用Fortran编制计算程序,对有砟轨道的振动带隙进行分析,并与仅考虑单根轨道的声子晶体单轨模型(SRPC)分析结果进行对比分析。分析结果表明：单轨模型的6种特征波包含在双轨模型的12种特征波中,且双轨模型其中一根钢轨的特征波带隙特性与相对应的单轨模型特征波带隙基本接近,而另一根钢轨的特征波带隙的中心位置和带隙宽度则较为不同;2种模型中与横向、扭转和平面内弯曲振动相关的特征波带隙特效差别较为明显,因此采用双轨模型能更精确地分析与横向、扭转和平面内弯曲振动相关的特征波带隙特性,弥补单轨模型的在空间效应简化上的不足,可更为精确地考虑与...     

地铁紧邻既有建筑的单排桩隔振正交试验研究

为了研究地铁紧邻既有建筑物时单排桩对于地铁产生的振动波能的减隔振效果及其影响因素,通过进行1g条件下的单排桩减隔振室内模型试验,分析在地铁振动激励作用下的建筑物振动形态,并在同时考虑振源深度、排桩位置、桩间距及桩长4个因素的情况下设计了相关正交实验,提出相关优化方案。分析结果表明:建筑物在地铁振动激励作用下,各楼层振动加速度级的大小呈现出波浪形的振动形态;随激振频率的增加,建筑物各测点振动加速度级总体表现出减小的趋势;单排桩在紧邻既有建筑的地铁隔振方面具有明显的减隔振效果,预期减振幅度可达13.59%;就影响减隔振效果的各因素而言,非排桩几何因素(地铁埋深\排桩位置)对减隔振效果影响较大,而排桩自身几何因素(桩间距\桩长)对于减隔振效果的影响则不如前者。     

地屏障在铁路环境振动治理工程中的应用研究

研究目的：京津城际铁路正式运营标志着我国铁路开始全面进入“高速时代”。随着铁路运行速度的提高,铁路沿线环境振动问题日益突显,因此,如何缓解由高速铁路所带来的环境振动影响,提高沿线居民生产生活质量,是目前迫切需要研究的课题。 研究结论：本文通过建立车辆-轨道-路基-大地和大地-隔振屏障耦合振动模型,运用ANSYS大型有限元通用软件对5种地屏障,即空沟、夹心墙、刚性墙、排桩和三排蜂窝桩的隔振效果进行了研究。结果表明：三排蜂窝桩减振效果可达15dB左右、空沟为6～8dB左右、夹心墙、刚性墙和三排桩为5dR左右。     

地屏障在铁路环境振动治理工程中的应用研究

研究目的:京津城际铁路正式运营标志着我国铁路开始全面进入"高速时代".随着铁路运行速度的提高,铁路沿线环境振动问题日益突显,因此,如何缓解由高速铁路所带来的环境振动影响,提高沿线居民生产生活质量,是目前迫切需要研究的课题.研究结论:本文通过建立车辆-轨道-路基-大地和大地-隔振屏障耦合振动模型,运用ANSYS大型有限元通用软件对5种地屏障,即空沟、夹心墙、刚性墙、排桩和三排蜂窝桩的隔振效果进行了研究.结果表明:三排蜂窝桩减振效果可达15 dB左右、空沟为6～8 dB左右、夹心墙、刚性墙和三排桩为5 dB左右.     

橡胶支承浮置板式轨道结构动力计算分析

城市轨道交通引起的振动问题日益受到广泛关注。采用浮置板式轨道结构是目前轨道交通中减振效果最好的措施。利用通用软件ANSYS进行车辆轨道橡胶支承浮置板系统的耦合动力学计算 ,分析浮置板轨道结构动力学性能、车辆动力学性能、浮置板轨道结构的隔振效果     

双圆地铁运营动力响应及隔振研究

研究目的:地铁列车运营引起的周围环境振动研究是近年来的热点课题,如何在贴近实际工程的情况下准确、快速地对地铁隧道及地基的振动变形作出计算预测是研究的关键所在。为研究双圆地铁运营时的动力响应问题及隔振沟的减振效果,本文基于2. 5维有限元法首次建立双圆地铁列车-轨道-地基土分析模型,分析双圆地铁运行荷载下隧道埋设深度、列车行车速度等重要因素对地基及轨道振动的影响,以及空沟、填充沟及波阻板的隔振效果。研究结论:(1)列车运行速度越大、隧道埋深越浅,地表振动强度越大;(2)在隧道隔振措施方面,空沟前振动存在放大的现象,空沟的隔振作用体现在沟后;填充沟、波阻板整体隔振效果较好,增大填充沟深度、宽度以及波阻板厚度可有效提高减振效果;(3)双圆地铁运营时的动力响应及隔振沟减振研究成果可为今后地铁振动预测及隔振措施设计提供参考。     

填料性质对砂土填充沟隔振效果的影响试验研究

为了研究砂土填充沟对高速列车产生的振动波能的隔振效果,通过室内砂土填充沟隔振模型试验,分析了砂土粒径、含水率及密度对砂土填充沟隔振效果的影响。结果表明:在本文试验条件下,在近场主动隔振中砂土填充沟具有明显的隔振效果,降振幅度最大达80.20%;对于中低频振动,填充沟边缘处的隔振效果极为显著,距沟边缘越远隔振效果越弱;填充砂粒径的变化对隔振效果的影响并不显著;填料不宜选用级配优良的砂土;对于中低频振动砂土含水率越大隔振效果越明显,而高频振动不受砂土含水率的影响;填充砂密度与周围土体密度差的越大,砂土填充沟隔振效果越显著。     

城市轨道交通地下线振动噪声 整治技术研究与应用

随着各大城市的轨道交通运营线路数量的不断增加,城市轨道交通运营线路引发的振动噪声问题日益显 著。以南京地铁某线敏感点的振动噪声投诉为研究对象,对地下线振动噪声的整治问题进行研究。首先对投诉敏 感点对应区段的轨行区状态及敏感点小区的住户进行调研;然后对敏感点的环境振动、室内振动及二次结构噪声 进行测试分析;根据调研的超标情况,制定初步的整治措施;建立针对敏感点的车辆—轨道—隧道—土体—建筑 物的空间耦合理论仿真分析模型,理论仿真分析论证采用整治措施的有效性;在此基础上开展振动噪声的整治工 作,并对整治效果进行测试评估;通过大量的测试数据及入户回访,从定量和定性角度验证整治措施实施后的有 效性。希望本研究对于今后城市轨道交通振动噪声问题的科学治理提供借鉴。     

层状土中双排环形排列桩隔振效果的研究

为研究铁路带来的振动问题,针对层状土中双排环形排列桩对隔振效果的影响开展试验研究.研究结果表明:频率的增加,振源距的增大,环形排列桩对应圆心角度的增大,均会使隔振效果更为显著;在一定程度上,排间距越大则隔振效果越差;桩间角度也是影响隔振效果的重要因素,建议工程中桩间角度不要过大;桩长小于首层厚度时,隔振效果随桩长增加而增长,但增长效果相比大于首层厚度时较差,当桩埋深达到首层土厚附近时,会出现振动放大现象,因此,埋深允许情况下建议桩长超过分层界面;低频震动作用下,其隔振效果增幅范围较中频和高频大,中频震动下隔振效果增长起始点比低频和高频晚.     

沪宁城际铁路振动对周围环境及邻近铁路地基沉降的影响研究

本文对沪宁城际高速铁路列车运行引起的周围环境振动特性和振动传播规律,以及振动对京沪铁路地基沉降的影响进行研究。通过建立数值模型,分析桩网结构地基加固方式和土质条件对振动的影响,并对振动引起的京沪铁路地基土体累积变形进行了预测。结果表明:采用桩网结构进行地基加固后,地面振动减弱,且距离地基加固区越近,减振效果越明显,距线路中心线10m处地面振动加速度峰值下降约33.8%;土质条件对振动传播有较明显的影响,软土条件下,振动衰减较快,近场地面处的振动较大,应重点关注振动对行车安全的影响;较硬土质条件下,振动衰减较慢,应重点关注振动对周围环境的影响;当地基表层和底层土体硬度较大,且中间夹有软土层时,振动衰减速度缓慢,应注意振动的影响范围。两线路基坡脚间距为20m时,在沪宁城际铁路当前轨道平顺性和平顺性恶化条件下,列车运行导致京沪铁路地基土体累积变形量分别增加3.44%和7.07%;坡脚间距为5m时,列车运行导致京沪铁路地基土体累积变形量增加18.36%,这反映出轨道平顺性和线间距(沪宁城际与京沪铁路间距离)对列车荷载循环作用下的地基土体累积变形影响较小。     

空沟隔振对瑞利波传播影响的理论研究

采用理论分析方法研究土体振动在空沟底部犄角处的变截面反射与透射,以及瑞利波在空沟处的变化规律,得到瑞利波的衰减规律与空沟参数之间的关系,推导出沟外侧任意一点土体振动的计算公式。根据计算公式,对沟外侧不同位置处的土体在有无空沟条件下的振动幅值与频谱进行对比分析。结果表明:空沟深度对瑞利波的隔振效果影响明显,并且随着空沟深度的增加,空沟外侧的土体振动衰减得越多;对空沟而言,越高频率的振动衰减越明显,在同样的隔振效果条件下,随着频率减小,空沟深度应越来越深。     

地铁减振垫轨道结构对车致环境振动的影响分析

减振垫轨道是城市轨道交通高等减振措施中常用的一种轨道结构。为了研究减振垫轨道结构对车致环境振动的影响,首先对减振垫轨道的模态进行分析,其次建立了地铁列车-减振垫轨道-隧道-土体-建筑物系统模型。该系统模型分为两个子模型,将子模型1中的竖向轮轨力作为子模型2的外加激励,计算分析了轨道板、隧道壁、地面和楼层的车致振动加速度特性与振级特性。研究结果表明:由列车运营引起的振动在传递途径中,竖向振动加速度由轨道板到隧道壁的衰减量远大于由隧道壁到地面的衰减量,楼层和地面的竖向振动加速度水平基本相当;轨道板、隧道壁、地面和楼层的1/3倍频程加速度级两个峰值对应的中心频率31.5 Hz、80 Hz与轨道板第5阶、第10阶主振型的固有频率有关;减振垫轨道的中心频率介于3.15 Hz和8 Hz之间的减振效果较好;隧道埋深大于11 m,以及采用减振垫轨道结构的情况下,隧道正上方地面和楼层的Z振级最大值均小于70 dB,能够满足环评标准的要求。     

空沟对列车运行产生的环境振动隔振效果研究

在分析瑞利波在空沟转角处的反射、透射以及沿空沟传播的基础上,得到瑞利波衰减与空沟参数的关系,进而推导出空沟外侧任意点土体振动响应的计算公式。采用该公式和仿真分析研究空沟对列车引起环境振动的影响。结果表明:随着空沟深度的增加,空沟的隔振效果也越明显;空沟对高频(11~40 Hz)振动的隔振效果较低频(1~10Hz)振动明显;空沟隔振效果与瑞利波波长有关,空沟沟深大于瑞利波长时,隔振效果较好;空沟宽度及空沟距振源的距离对列车产生的环境振动隔振效果均不明显;推导公式计算结果与数值分析结果基本一致,验证了推导公式的正确性。     

高速铁路空沟减隔振措施数值分析与模型试验

空沟减隔振措施由于隔振效果明显、施工方便而在高速铁路减隔振工程中得到广泛应用。通过有限元软件ABAQUS对距离振源一定远固定位置处的振动情况进行数值分析,并通过缩尺模型试验分析相似工况下空沟减隔振措施的减隔振效果以及影响其减隔振效果的因素。对比分析结果表明:设置空沟可有效地阻隔振动波在土体中的传播,使土体的振动加速度明显减弱;空沟深度对距离振源一定远固定位置处的减隔振效果影响显著,设置空沟减隔振措施可使该区域的振动加速度衰减20%~60%;空沟宽度对距离振源一定远固定位置处的减隔振效果影响不明显,宽度的增加不能很好地降低该区域的振动加速度。