寒区高铁路基的振动特性与波阻板隔振分析

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1、硕士学位论文寒区高铁路基的振动特性与波阻板隔振分析VIBRATIONCHARACTERISTICSOFHIGH-SPEEDRAILWAYSUBGRADEANDVIBRATIONISOLATIONANALYSISOFWAVEIMPEDANCEBLOCKINCOLDREGION王中岳哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TU311.3学校代码：10213国际图书分类号：524.012.4密级：公开工学硕士学位论文寒区高铁路基的振动特性与波阻板隔振分析硕士研究生：王中岳导师：汤爱平教授申请学位：工学硕士学科：土木工

2、程所在单位：土木工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU311.3U.D.C:524.012.4DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringVIBRATIONCHARACTERISTICSOFHIGH-SPEEDRAILWAYSUBGRADEANDVIBRATIONISOLATIONANALYSISOFWAVEIMPEDANCEBLOCKINCOLDREGIONCandidate：WangZhongyueSuper

3、visor：Prof.TangAipingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：CivilEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要近年来，我国铁路的高速化进程发展迅猛，因高速列车运行引发的振动问题对人

4、们的工作与日常生活产生了巨大影响。且我国现有大量铁路干线穿过寒冷地区，而高速列车引发的振动波在寒冷地区土体中的传播与衰减规律与常温土体的差异性明显，冻土路基上移动的铁路荷载对冻土的破坏作用也更为显著。揭示这种移动的轨道荷载对冻土的损伤机制是确保高寒地区高速铁路运维安全的重要保证，也是冻土地区移动铁路荷载引起环境振动防治的重要基石。本文以寒区高铁路基振动特性与隔振技术为主要研究对象，利用数值分析方法和理论分析手段，开展了如下的工作：（1）建立基于ABAQUS的三维高速铁路轨道—路基动力耦合数值模型。模型中分析了断面结

5、构、冻土材料的本构、荷载等效模型、轨道-冻土-桩体三维体系的接触特性，且将耦合体系的影响规律与实测结果进行了对比，确立了优化的三维动力耦合有限元模型。（2）基于三维动力耦合分析模型分析了路基振动特性和波阻板隔振性能。结果表明隔振后板后位置振动有较明显衰减，波阻板隔振效果较好。（3）采用控制变量的方式系统研究了波阻板材料的弹性模量、宽度、长度、高度（埋深）、阻尼比和布板位置等参数对隔振效果的控制规律。结果表明波阻板弹性模量在大于土体动弹性模量范围内增大时，隔振效果更好；随着波阻板宽度与高度的增加，隔振效果更明显；波阻

6、板埋置位置距离减小，板后附近位置隔振效果增强，远处位置隔振效果衰减明显；波阻板阻尼比在实际取值范围内变化时，隔振效果改善不明显；波阻板设计参数参考以上结论合理优化后，其隔振效果改善明显，具有可行性。（4）系统研究了车速、季节与温度变化对隔振效果的影响规律。结果表明高铁列车运行车速在一定范围内增大，隔振效果更明显；初冬期土体冻结过程中环境负温较低时，土体初始振动较强，但隔振效果相对较好；春融期土体融化过程中融化层体量增大时，土体初始振动减弱，但隔振效果也减弱。关键词：隔振；波阻板；高速铁路；冻土路基；振动反应-I-哈

7、尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInrecentyears,thehigh-speedprogressofChina’srailwayshasdevelopedrapidly,whichbringsaboutatremendousimpactonpeople’sworkanddailylifeastherunningofhigh-speedtrainscausesvibrationproblemsalongthelines.Givenalargenumberofexistingrailwaylinesp

8、assthroughcoldregionsinChina,thedifferenceofpropagationandattenuationofvibrationwavescausedbyhigh-speedtrainsbetweencold-regionsoilsandnormal-temperaturesoilsmustbeconsidered.Thede