基于高速列车振动荷载的桩-土-结构相互作用分析

通过总结高速列车振动荷载相关研究,给出高速列车振动荷载简化表达式。将端承桩看作连续分布水平弹簧-阻尼单元的动力Winkler地基梁模型,建立不考虑轴向力影响的动力平衡微分方程,利用Laplace变换求得动力荷载作用下的水平动力阻抗,通过群桩模型计算结果验证其频率相关性,随着荷载频率变化,水平动力阻抗出现大幅度振荡。建立86 m×142m×86 m 3跨高速铁路刚构桥有限元模型,分析高速列车通过时考虑与不考虑桩土相互作用的桥梁动力响应。对比计算结果,考虑桩-土相互作用的影响,结构将产生更大的位移响应,而上部结构节点力却相应减小;随着列车运行速度变化,桩土相互作用强度也同时发生改变;土层材料参数的变化也将影响桩-土相互作用强度,而且浅层土的影响大于深层土。     

列车运行引起高层建筑物振动分析

建立列车-轨道-路基-周围地层-建筑物系统空间动力分析模型.地基士与建筑物基础间分协调接触变形和弹性接触变形2种情况处理.利用"m"法计算弹性接触变形系数,进行2种接触情况下运行列车对附近建筑物的振动影响动力分析.结果表明:在运行列车作用下,考虑土-建筑物之间弹性相互作用时建筑物楼层的动力响应峰值比不考虑时低5～10 dB;轴重大的列车引起的建筑物振动响应较大;建筑物各楼层的峰值振动强度在总体上随楼层单调递增;峰值振动强度在车速较低时随车速提高而增大,但车速超过某一临界值时,趋势发生改变.     

列车对周围地面及建筑物振动影响的试验研究

通过铁路桥梁和铁路线路附近的两次现场试验,研究列车对周围地面和邻近建筑物的振动影响。实验结果表明,无论是作为桥墩的点振源,还是作为线路的线振源,铁路附近地面环境和建筑物地板的振动均随列车速度的提高而增大,随距线路的距离增加而减小,但在距线路一定的距离存在着一个振动放大区。对于多层建筑物,较高楼层的振动大,轴重大的列车引起的振动较大;实测铁路附近的楼房地板振动很大,已经超过了我国环境振动控制标准的规定。     

列车引发建筑物振动现场测试及数值分析

通过现场测试和数值分析,对铁路线附近建筑物的振动特性、建筑物振动的传播规律及其影响因素进行了研究.为了简化分析,将列车—轨道—路基—大地—建筑物耦合系统分解为列车—轨道—路基相互作用连续平面三层梁模型和大地—建筑物(剪力墙结构)三维有限元模型两个子系统,前者采用傅里叶变换法求解,后者采用三维有限元模拟.结果表明,列车引发的建筑物振动属于低频振动,建筑物结构对高频振动具有衰减的作用;振动随列车速度的提升而增大,随列车编组的加长而增大,随列车轴重的增加而增大,随建筑物到轨道中心线距离的增大而减小;建筑物的振动水平随楼层的上升呈折线分布;框架结构相对于剪力墙结构能更好地抑制振动的产生.     

高速列车作用下板式轨道引起的地面振动

根据波数域内分层大地波动方程的求解理论,建立高速列车作用下板式轨道—大地耦合振动分析模型。利用Fourier变换,在频率—波数域内求解振动微分方程,再通过Fourier逆变换得到大地表面的振动位移响应。通过算例分析列车运行速度对板式轨道周围地面振动的影响。结果表明:列车运行速度越高,线路周围地面的振动响应越大。当列车速度大于200 km.h-1时,路基表面位移的幅值随车速提高迅速增大;然而当列车速度增至350 km.h-1时,位移幅值最大值又出现了回落。距离板式轨道中心线越近,行车速度的变化对地面振幅的影响越显著。尤其当列车速度接近地基的Rayleigh波波速时,由于引发共振而使地面振动位移出现峰值。     

地铁列车引起的地面振动响应测试分析

在深圳地铁1号线附近一振动敏感区进行了地面垂向振动测试,分析了南北列车单独通过和双线列车同时通过三种工况下地面振动响应规律。结果表明：地铁列车单线通过时地面垂向振动响应总体上随距隧道中线水平距离增加呈波动性下降趋势,地面振动垂向分频最大振级在距隧道中线水平距离4.5 m处最大;南线列车单独通过引起的振动经过北线隧道时,隧道结构对其振动响应有一定影响;在距北线隧道中线水平距离10 m处,双线列车同时通过时地面振动垂向分频最大振级比北线列车单独通过时增大7.8%。评估地铁对邻近敏感建筑物的影响时,建议考虑双线列车同时通过时振动叠加所造成的影响。     

列车振动对地铁周围环境的影响及减隔振措施

主要分析地铁列车对地面建筑物的振动影响，介绍了一些减振措施，并对城市交通规划设计提出了建议。     

基于土-结构动力相互作用的结构隔震研究

利用土-结构动力相互作用中的地基隔震效应,提出换填地基进行结构隔震的新途径.依据成层地基中的单桩水平阻抗函数研究了土层动力特性对桩基阻抗的影响,指出在较坚硬场地上,只对桩身一定范围内的地基进行软化换填时,就可明显减弱桩基阻抗作用,降低其传递给上部结构的地震作用,从而达到上部结构隔震的效果.算例表明这一隔震途径的可行性和合理性.     

考虑土-结构相互作用的能力谱法在铁路桥梁中的应用

在FEMA440考虑土-结构相互作用的能力谱法基础上,以客运专线双柱式桥墩为研究对象,选取与我国《铁路工程抗震规范》Ⅱ类场地相符合的80条强震记录,并以此得到具有统计意义的弹性反应谱;利用FEMA440改进等效线性化法对其进行修正,得到考虑土-结构相互作用的修正需求谱;进而利用FEMA440性能点轨迹法求解双柱式桥墩延性需求及性能点,并与80条强震记录非线性时程分析计算结果的平均值进行比较,验证将考虑土-结构相互作用的能力谱法应用于铁路桥梁工程抗震性能评估的可行性。     

地铁运行列车引起建筑物低频振动的数值分析

采用施加在轨道上的一系列移动轴荷载模拟列车作用,利用轨道结构连续弹性双层梁模型,计算出某城市地铁列车运行产生的轨枕与隧道之间的作用力。在此基础上,建立隧道-土层-建筑物有限元模型分析了不同车速下不同距离建筑物中不同楼层的振动规律。分析结果表明:移动列车轴荷载引起建筑物低频振动;车速越高,建筑物的竖向振动水平越高;随着到轨道中心线距离的增加,建筑物竖向振动水平逐渐减小;不同楼层竖向振动水平基本接近。     

列车移动轴荷载作用下的地面振动及隔振研究

基于动力学理论和三维有限单元分析方法,建立列车移动轴荷载作用下的三维地面振动数值分析模型。以3辆编组的列车为例,考虑列车速度的影响,分析了振动在大地中的传播特性和隔振沟的减振效果。结果表明,列车移动轴荷载引起的竖向地面振动比横向振动大,隔振沟能对竖向地面振动起到较好的减振效果。     

土-结构相互作用时地下车站自振频率分析

文章考虑土-结构相互作用影响,对土-地下车站结构系统的自振频率进行定量分析,计算了不同场地条件下车站的自振特性,得到了周围土体与车站结构的模量比和软土层埋深不同对土-地下车站结构系统自振频率的影响,得到的结果对于地下车站抗震设计具有指导意义。     

运行列车对附近建筑物振动影响的试验研究和数值分析

通过对京广铁路沿线附近1幢6层砖混结构住宅楼进行现场测试,研究运行列车对附近建筑物振动的影响规律.测试分析表明:运行列车引起附近建筑物楼板的振动有随层高增加而增大的趋势,建筑物顶层的竖向振级比底层大1～2 dB;同一楼层楼板的振动随其距轨道的距离增大而减小;在相同车速下,货车比客车引起的速度振级大5～6 dB;此外,建筑物室外散水处的振动大于临近1层楼面的振动.建立考虑地基土一建筑物基础间为协调变形的列车-轨道-路基-周围地层-建筑物系统空间动力分析模型,计算运行列车作用下的建筑物动力响应规律,并与实测结果进行比较,结果表明,给出的模型能够较好地预测运行列车所引起附近建筑物的振动.     

列车运行引起建筑结构振动分析

针对武广客运专线新长沙站,建立了列车-桥梁和桥梁-站房2个力学计算子模型,通过对列车-桥梁动力相互作用进行分析计算,得出行驶列车作用在桥梁上轨道各节点的荷载时程,将这些荷载作为外部激励,作用在桥梁-站房结构力学计算子模型上进行时程分析,计算候车大厅楼板的振动响应,从楼面响应最大值、楼面响应沿横轨向分布、典型响应时程等几...     

地铁列车运营引起的既有线结构振动衰减规律分析

地铁列车运转产生的振动通过道床传到隧道结构,再通过土层向四周传播,诱发了附近地下结构以及地面建筑物的二次振动。通过对地铁列车运营引起的既有线结构振动在地层中的衰减规律测试,初步研究了既有地铁列车运营过程中的振动对施工和建成的部分初期结构的影响。     

土-结构动力相互作用体系基频试验研究

为了研究土-结构动力相互作用体系的基频,进行了室内刚性地基上和土槽中1/4钢框架模型的顶部牵引释放试验,得到模型刚度不同时,刚性地基上和土槽中结构体系的基频。根据试验结果得到钢框架模型基频折减率和上部结构与地基相对刚度比的关系式。研究结果表明:土-结构动力相互作用(SSDI)使结构体系基频降低,基频折减率最大为29.37%;基频折减率和上部结构与地基相对刚度比有关,相对刚度比越大,折减率越大。     

城市轨道交通列车诱发周围环境振动影响分析

基于具体实际工程,建立典型敏感场地的隧道-土层-上部结构的二维平面数值模型,计算3处典型敏感场地的加速度Z振级与离隧道中心水平距离的衰减曲线,并通过与薄层法计算结果对比验证其正确性;在此基础上,针对隧道中心上部存在建筑物、建筑物不同高度位置、建筑物距离隧道远近等工况,分析列车诱发振动的影响。     

基于强迫振动的列车-轨道-轨下结构垂向耦合动力分析方法及工程应用

将线路与线下结构分解为钢轨子系统和轨下结构子系统,其中钢轨子系统由上层钢轨和下层扣件一一对应的2层节点组成,钢轨处理为具有弹性离散点支承的连续梁,钢轨与扣件间的约束用弹簧-阻尼单元模拟,采用强迫位移和强迫速度的方法处理轨下结构对钢轨系统的作用,钢轨系统对轨下结构的作用则以外荷载方式施加,建立基于强迫振动的列车-轨道-轨...     

高速列车运行对线路地基土振动的影响

日本新干线在 1975年— 1986年间 ,进行了高速列车对地基土振动影响的研究。分别对刚性结构高架桥、梁式桥、路堤和隧道四种建筑物类型 ,在线路两侧 5 0m范围内进行测试和分析 ,找出了高速列车运行时地基土的振动与线路特性、上部建筑、桥梁结构、地基土质和列车速度等因素的关系 ,并给出了相应的定性或定量的评价 :( 1)地基土振动与距线路的距离呈对数衰减的趋势。( 2 )后期检测的振动值均比早期的小。( 3 )对刚性结构高架桥 ,测得的有橡胶垫板的有碴线路地基土振动值低于无橡胶垫板的有碴线路的相应值 ,大约可降低2～ 3dB。( 4 )对梁式桥…     

列车引起的环境振动及对邻近深基坑影响试验分析

为研究基坑开挖中列车荷载的影响,通过试验测试了列车荷载引起的环境振动,并分析了列车荷载作用对开挖基坑的影响.试验结果表明:列车荷载引起的场地响应随远离铁路而逐渐减小,在一定范围内,响应峰值衰减很快;在距铁路轨道10.2 m的位置处,加速度峰值有短暂的突升;竖向加速度的衰减速度明显大于水平向加速度,在振源附近竖向加速度大于水平向,但远离轨道一定距离后,竖向加速度小于水平向加速度;轨道处的竖向位移小于水平向位移,但在远离轨道的一定范围内竖向位移峰值大于水平向位移,到靠近基坑位置水平位移再次大于竖向位移;从试验及监测结果看,短时间内列车荷载对临近基坑的影响很小,由于基坑暴露的时间较短,可以不作为主要的风险源.