浅谈岩层地铁振动特性及应用研究

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1、青岛理工大学硕士学位论文岩层地铁振动特性及应用研究姓名：高云锋申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：岳渠德201012青岛理T大学T学硕士学位论文摘要近年来，随着我国经济持续发展和人民生活水平的不断提高，缓解交通压力、节能减排己成为各大城市发展规划中最重要的基础设施建设项目之一。其中轨道交通以其便捷、迅速、环保、运量大等优点在我国许多大城市得到了迅猛发展，但由此产生的铁路沿线的振动问题也日趋突出，已引起人们的普遍关注。我国绝大多数地铁是在土层条件下修建的，但目前尚只有青岛和重庆是在岩质地层条件下修建地铁。由于在岩质条件下，地铁埋

2、置在刚度较大的岩层中，振动衰减较慢，振动影响较远，因此对青岛地铁振动的研究显得至关重要，有着明显的经济效益和社会效益。结合青岛地铁工程实际，本文的主要研究工作如下：(1)为便于探讨地铁轨道结构的振动特性及轮轨激振力的模拟，在已有研究的基础上，分析了目前常用的列车、轨道及列车一轨道耦合的竖向振动模型，推导了其运动微分方程；(2)借助通用有限元仿真分析软件ANSYSl2．0建立了轨道梁模型，得到静力影响长度约为4．2m，并由此推导了轨道结构刚度公式。同时以单自由度体系为例，推导了轨道动刚度公式，公式表明：轨道动刚度为一变化的量值，它与结

3、构的自振频率，阻尼及外荷载的激励频率、作用时间有关。依据单自由度体系的运动方程分析了系统的隔振原理：宜从系统的质量、刚度及阻尼三方面着手减振；(3)结合青岛上覆软弱层薄，下层坚硬的强风化岩质环境，利用ANSYSl2．0建立了隧道一地层有限元模型，研究了地铁振动在岩质地层中传播的规律，结果表明：振动衰减规律大致同土层环境下地铁的振动相似，但在距隧道中心35m处存在振动加强区，这一距离及地面监测点的振动响应相比较大；出现了三个振动加强频段：10一20Hz，35～45Hz及70～80Hz：(4)针对目前国内外主要的减振轨道结构(如：Col

4、ogne．Egg扣件、Vanguard扣件、弹性短枕整体道床、浮置板等四种类型)从刚度方面进行了计算比较，结合其实际的经济适用性指标，对青岛地铁减振轨道结构的选择提供了比选依据和方案，建议分区域，分建筑类别的方式采取相应级别的综合减振。关键词：地铁振动；减振轨道；动刚度；有限元分析；隔振原理青岛理工大学1=学硕七学位论文ABSTRACTInrecentyears，withChina'ssustainedeconomicdevelopmentandlivingstandardsrising，howtoeasethetrafficpre

5、ssureandimplyenergysavinghasbecomeanimportantpartofurbandevelopmentplanning．Consideringrailtransportationisconvenient，rapidandenvironmentalfriendly,whichhasbeenrapiddevelopmentinmanylargecitiesinChina,buttheresultingvibrationalongtherailwayhasbecomeincreasinglyprominen

6、t，andhasattractedpeople’Sattention．Thevastmajorityofmetroareconstructedinthesoilconditions，butthemetroconstructedinChongqingandQingdaoareinalargeareaofrockconditions，whichareembeddedinalargerstiffnessrockwiththeslowvibrationattenuationandfurtherimpact，SOitisvitallyimpo

7、rtanttostudythetrackvibration．Furthermore，itwillbringaboutobviouseconomicandsocialbenefits．AccordingtotheQingdaosubwaysituation，themainresearchworkofthispaperisasfollows：First，foreaseofdiscussingthevibrationbehaviorofsubwaytrackstructureandsimulationfor也evibrationforce

8、betweenwheelandrail．basedonpreviousstudies．thecurrentusedtrain，tractandtrainjtractcouplingverticalvibrationmodelarean