【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,城市規(guī)模不斷擴(kuò)大,城市人口急劇增加,城市擁擠、交通堵塞、噪音空氣污染等等問(wèn)題隨即涌現(xiàn)。地鐵以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì),如采用電力驅(qū)動(dòng),減少了空氣污染;載客量遠(yuǎn)大于汽車,節(jié)約能源;多采用專用路權(quán),安全便捷,在緩解城市交通問(wèn)題發(fā)揮特有作用。但隨著地鐵線網(wǎng)規(guī)劃愈加密集,地鐵線路不可避免會(huì)毗鄰或下穿城市振動(dòng)敏感點(diǎn)。為了控制地鐵環(huán)境振動(dòng),滿足城市生活需要,地鐵線路采用大量減振措施。盡管如此,由于我國(guó)缺乏交通環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)性研究,同時(shí)現(xiàn)行預(yù)測(cè)方法過(guò)于陳舊,導(dǎo)致新線開通運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后出現(xiàn)地鐵線路附近居民對(duì)地鐵引起環(huán)境振動(dòng)進(jìn)行投訴。目前存在預(yù)測(cè)方法中解析法是建立在大量簡(jiǎn)化與假設(shè)的基礎(chǔ)上,可用于對(duì)地鐵環(huán)境振動(dòng)的理論研究工作,若用于工程實(shí)際則缺乏一定的實(shí)用性;經(jīng)驗(yàn)值法是在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立預(yù)測(cè)方法,具有一定實(shí)用性和準(zhǔn)確性,但缺乏適用性且成本較高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,數(shù)值法成為目前研究的主流方向。相比于解析法的模型簡(jiǎn)化和經(jīng)驗(yàn)值法成本適用性差,數(shù)值法可以建立接近實(shí)際情況的復(fù)雜模型,包括復(fù)雜地形、多類建筑物和復(fù)雜運(yùn)營(yíng)條件等等。為了保證計(jì)算精度需要建立符合實(shí)際情況的復(fù)雜模型,但此時(shí)數(shù)值法計(jì)算成本(時(shí)間)會(huì)急劇增加,如何同時(shí)考慮計(jì)算精度和效率是數(shù)值法研究的重點(diǎn)。由于目前關(guān)于預(yù)測(cè)模型的關(guān)鍵參數(shù)研究還不夠深入,所以本文在快速預(yù)測(cè)算法的基礎(chǔ)上重點(diǎn)對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行一些探討,目的是今后建立預(yù)測(cè)模型過(guò)程中重點(diǎn)考慮關(guān)鍵參數(shù),而對(duì)非關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行一定簡(jiǎn)化,從而在保證計(jì)算精度的前提下,提高計(jì)算效率。因此本文針對(duì)預(yù)測(cè)模型關(guān)鍵參數(shù)做了如下研究:(1)收集國(guó)內(nèi)外地鐵環(huán)境振動(dòng)出現(xiàn)問(wèn)題及研究現(xiàn)狀,整理了地鐵環(huán)境振動(dòng)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn),總結(jié)地鐵環(huán)境振動(dòng)三種主要預(yù)測(cè)方法并分析了相對(duì)應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn);(2)開展地鐵隧道環(huán)境振動(dòng)試驗(yàn)研究,對(duì)成都地鐵2號(hào)線迎賓大道站與茶店子客運(yùn)站區(qū)間某小區(qū)地鐵隧道環(huán)境振動(dòng)進(jìn)行實(shí)測(cè)分析;(3)建立地鐵隧道環(huán)境振動(dòng)的三維頻域算法,包括車輛-軌道垂向耦合頻域分析模型和地鐵隧道三維有限元頻域預(yù)測(cè)模型;(4)對(duì)影響預(yù)測(cè)模型精度的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行研究,分析軌道系統(tǒng)膠墊剛度頻變和阻尼頻變、土層參數(shù)包括土層模型幾何參數(shù)(即土層厚度沿線路方向改變)和物理參數(shù)(土層彈性模量)對(duì)地鐵隧道環(huán)境振動(dòng)三維頻域算法的影響;(5)基于地鐵隧道環(huán)境振動(dòng)三維頻域算法對(duì)地鐵隧道環(huán)境振動(dòng)進(jìn)行可視化研究,繪制振動(dòng)地圖,直觀展示地鐵沿線環(huán)境振動(dòng)情況。
[Abstract]:With the development of economy, the city scale is expanding, the city population is increasing rapidly, the city is congested, the traffic jam, the noise air pollution and so on. Subway with its unique advantages, such as the use of electric power to reduce air pollution; passenger capacity is far larger than cars, saving energy; more special road rights, safe and convenient, play a unique role in alleviating urban traffic problems. However, as the planning of subway lines becomes more intensive, subway lines will inevitably pass through the sensitive points of urban vibration. In order to control the vibration of subway environment and meet the needs of urban life, a large number of vibration reduction measures are adopted. Nevertheless, due to the lack of basic research on the traffic environment vibration standard system in China, the current prediction methods are too old. After the new line was opened and operated for a period of time, residents in the vicinity of the subway line complained about the environmental vibration caused by the subway. At present, the analytical method is based on a large number of simplification and assumptions, and can be used for the theoretical research of subway environmental vibration. If it is used in engineering practice, it is lack of practicability. Empirical value method is based on a large number of experiments to establish a prediction method, which has certain practicability and accuracy, but lacks applicability and high cost. With the rapid development of computer technology, numerical method has become the main research direction. Compared with the simplified model of analytical method and the cost applicability of empirical value method, numerical method can be used to establish complex models close to the actual situation, including complex terrain, multi-class buildings and complex operating conditions, and so on. In order to ensure the accuracy of the calculation, a complex model is established, but the computational cost (time) of the numerical method will increase rapidly. How to consider the accuracy and efficiency of the numerical method at the same time is the key point of the numerical method. Because the research on the key parameters of the prediction model is not deep enough at present, this paper focuses on the key parameters on the basis of the fast prediction algorithm, the purpose of which is to consider the key parameters in the process of establishing the prediction model in the future. The non-key parameters are simplified to improve the calculation efficiency under the premise of ensuring the calculation accuracy. Therefore, this paper has done the following research on the key parameters of the prediction model: (1) collecting the existing problems and research status of subway environmental vibration at home and abroad, sorting out the domestic and foreign standards of subway environmental vibration. Three main prediction methods of subway environmental vibration are summarized and the corresponding advantages and disadvantages are analyzed. (2) the environmental vibration test of subway tunnel is carried out. The environmental vibration of subway tunnel in a certain district of Chengdu Metro Line 2 is analyzed in this paper. (3) the three-dimensional frequency domain algorithm of environmental vibration of subway tunnel is established. It includes the frequency domain analysis model of vehicle-track vertical coupling and the 3D finite element frequency domain prediction model of subway tunnel. (4) the key parameters affecting the accuracy of the prediction model are studied, and the frequency variation of the stiffness and damping of the rubber pad of the track system is analyzed. The influence of the geometric parameters of the soil layer model (i.e. the direction of the road along the thickness of the soil layer) and the physical parameters (elastic modulus of the soil layer) on the three-dimensional frequency domain algorithm of the environmental vibration of the subway tunnel is discussed. (5) based on the environmental vibration of the subway tunnel The 3D frequency domain algorithm is used to visualize the environmental vibration of subway tunnel. Draw vibration map, visual display of environmental vibration along the subway.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U451.3

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本文編號(hào)：2276751