高架地铁列车环境振动传播规律的数值模拟.pdf

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1、第43卷第4期东南大学学报(自然科学版)Vo1．43NO．42013年7月JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)July2013doi：10．3969／j．issn．1001—0505．2013．04．035高架地铁列车环境振动传播规律的数值模拟张辰辰钱振东张晓春(东南大学智能交通运输系统研究中心，南京210096)摘要：为研究地铁诱发的环境振动在周围土体和邻近建筑物内的传播规律，建立了31自由度地铁车辆模型以及桥梁一土体一建筑三维有限元模型，并进行了数值研究．首先，通过三角级数法获得可靠的轨道不平顺谱，建立车辆一轨道动力学模型

2、，得到车辆随机振动荷载时程谱；然后，将荷载时程谱加载到桥梁一土体一建筑三维有限元模型上，计算得到周围土体和临近建筑内关键点位的振动幅值，并对计算结果进行频谱分析，获得各点的振动功率谱函数．研究结果表明：地铁环境振动在地面上的传播存在明显的方向性，竖向振动占主导地位；高层建筑12层以上部分需重点考虑水平面上的振动；传播过程中10Hz以上的高频振动衰减较快，距轨道中心30m以外的环境振动以低频振动为主．关键词：环境振动；轨道不平顺；动荷载；功率谱中图分类号：U260．11文献标志码：A文章编号：1001—0505(2013)04-0863-05Numericalsimulationofenvir

3、onmentalvibrationinducedbyviaductrailtransitZhangChenchenQianZhendongZhangXiaochun(IntelligentTransportSystemResearchCenter，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China)Abstract：T0studytheenvironmentvibrationanditseffectonsu~oundingsoilandstructuresaround．a31．degreefreedomvibrationmodelofmetrovehicleand

4、athree．dimensionalfiniteele—mentmodelofbridges—soil—buildingwereproposed．First，thetrackirregularitiesweresimulatedbythetrigonometricseriesmethod．Averticalvehicle—trackcouplingmodelwasdevelopedandthetime．historyloadsofmetrovehiclewasobtained．Then，athree—dimensionalfiniteelementmodelofbridges．soil．bu

5、ildingwassetupandthetime．historyloadswereutilizedtoanalyzetheeffectofaccelerateparametersonthekeypointsingroundandbuildings．Thecalculationresultswereana—lyzedbythespectralanalysismethod，andthepowerspectrumfunctionsofthekeypointswereob—tained．Theresultsofthisstudyshowthattheenvironmentvibrationonthe

6、groundhassignificantdirectionalitycharacteristic，andverticalvibrationplaysadominantrole．Thehorizontalvibrationbecomesamajorconcerninthehigh—risebuildingabove12一storey．Thehighfrequencyvibrationcomponentabove10Hzattenuatesfasterthanthecomponentbelow10Hz．Thevibrationinthear．ea30mawayfromthelineismainl

7、yofthelowfrequency．Keywords：environmentalvibration；railirregularity；dynamicload；powerspectrum地铁车辆在高架轨道上运行诱发的环境振极其复杂⋯，其中车辆模型的自由度数直接影响动传播涉及车辆、轨道、桥梁、土体以及建筑等．了计算精度．随着车辆动力学研究的不断深而由此引起的各个子系统及其耦合的振动响应入，对反映车体各组成部分真