由于受城市區(qū)域地形、地物及不同地質(zhì)等因素的約束,為了最大限度的滿足城市既有布局對列車運行線路平面的布置要求以及客流的需求,實際在地鐵的線路規(guī)劃和設(shè)計中,曲線隧道應(yīng)用廣泛。而實測數(shù)據(jù)表明,列車在直線段、曲線段運行時引起的地表環(huán)境振動規(guī)律存在一定的差異,而目前國內(nèi)外關(guān)于曲線隧道內(nèi)列車運行引起的環(huán)境振動的研究相對較少�；谝陨媳尘�,本文利用列車-曲線軌道耦合解析模型及周期性曲線有限元-無限元耦合模型,對列車作用下曲線隧道的地表振動傳播規(guī)律進(jìn)行研究。論文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:1.基于無限周期結(jié)構(gòu)理論,將列車-曲線軌道耦合解析模型以及周期性曲線有限元-無限元耦合模型結(jié)合起來,提出了曲線隧道內(nèi)列車運行引起的環(huán)境振動的預(yù)測模型。2.以北京地鐵15號線一曲線隧道段現(xiàn)場實測的土層參數(shù)、隧道結(jié)構(gòu)參數(shù)以及列車運行速度等為依據(jù),利用本文提出的預(yù)測模型,對列車作用下曲線隧道的地表環(huán)境振動進(jìn)行計算和分析,并與該曲線段地表振動實測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,驗證了本文提出的預(yù)測模型的準(zhǔn)確性與可靠性。3.考慮曲線半徑、列車速度以及土層物理力學(xué)參數(shù)等因素的影響,計算了曲線外側(cè)地表點的振動響應(yīng),并對列車作用下曲線隧道環(huán)境振動的若干影響因素進(jìn)行敏感性分析。研究發(fā)現(xiàn):列車運行速度、土層參數(shù)對列車作用下曲線隧道地表環(huán)境振動影響較大,曲線半徑影響相對較小。4.對地表點水平向和鉛垂向振動加速度時程、1/3倍頻程譜以及Z振級進(jìn)行分析,研究了隨距線路中心線的距離增大,不同影響因素條件下水平向與鉛垂向振動的傳播規(guī)律。結(jié)果表明:地表各拾振點的水平向與鉛垂向加速度時域有效值(RMS),20~100Hz頻段的1/3倍頻程譜以及Z振級量值隨著車速的增加均呈現(xiàn)增加的趨勢,隨著土層彈性模量(單一土層)的增大而呈現(xiàn)減小的趨勢,而受曲線半徑變化的影響相對較小。無論曲線隧道還是直線隧道,列車運行引起的地表鉛垂向、水平向振動加速度響應(yīng)在與線路中心線距離20m處附近均會產(chǎn)生振動放大現(xiàn)象。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O32;U231;U451.3
【部分圖文】：

ｌ．ｉ隨著中國經(jīng)濟(jì)的髙速發(fā)展，城市人口不斷增加，人口密度越來越大，城市的??交通環(huán)境嚴(yán)重惡化，城市交通擁堵問題日益加劇。城市軌道交通具有能耗低、運??量大、速度快、環(huán)保、乘坐舒適等諸多優(yōu)點，能滿足人們對于出行的需求，是緩??解如今交通巨大壓力的有效措施。自英國于１８６３年建立了世界上第一條地鐵以??來［１］，經(jīng)過近１５０多年的發(fā)展，城市地下交通已成為解決城市交通擁堵的重要手??段和捷徑，越來越多國家的不同地區(qū)正在修建或者規(guī)劃地下鐵道。截至目前，世??界范圍內(nèi)己經(jīng)有５５個國家的１５８個地區(qū)修建了地下鐵道［２］。我國于１９７１年修建??了國內(nèi)第一條地下鐵道－北京地鐵１號線［３］，在此后的４０余年里，國內(nèi)地下鐵道??處于快速發(fā)展階段。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示［４］，僅在２０１８年，中國新增城市快速軌道交??通運營線路里程總計達(dá)６４７．８ｋｍ，新增開通運營城市１個，新增投入運營線路１４??條。最新數(shù)據(jù)顯示，截至２０１８年１２月３１日，中國擁有快速軌道交通的城市共??３６個，運營線路１６９條，運營線路總長度達(dá)５４９４．９ｋｍ，運營車站３５１３座。預(yù)計??在２０２０年底，地鐵的竣工總里程數(shù)將達(dá)到８１３３公里［５］，北京地鐵２０２０年規(guī)劃??

－－－，對實際工程做大量的簡化。采用理論解析法以及經(jīng)驗預(yù)測法難以獲得較為精確的??解。隨著二十世紀(jì)七十年代高性能電子計算機(jī)的問世和不斷發(fā)展，直至現(xiàn)在，采??用數(shù)值模擬的研究方法分析振動波的傳播問題是最便捷和經(jīng)濟(jì)的研究方法。常見??的方法有：有限元法、有限差分法、邊界元法、有限元－邊界元耦合方法以及有限??元－無限元耦合方法等。??（１）有限元方法??數(shù)值模擬方法中，最常用的是有限元法［３１］；其優(yōu)點是在分析中能適應(yīng)多種復(fù)??雜的幾何尺寸和形狀，并且在模擬中可采用多種邊界條件對相關(guān)問題進(jìn)行模擬，??可用于求解非線性和非均質(zhì)等問題。??劉維寧等［６８］通過建立“地鐵車輛？軌道基礎(chǔ)－襯砌結(jié)構(gòu)－地層系統(tǒng)”模型（如圖??１．４所示），用來分析地鐵列車運行通過時引起的正上方地表的振動傳播規(guī)律。分??析表明：距離地鐵列車運行線路中心線一定范圍內(nèi)，其振動響應(yīng)存在振動放大的??一個區(qū)域（如圖１．５所示）；此外，地層響應(yīng)還存在一個主要的頻帶，地表建筑的??自振周期若落入這一頻帶，則會受到過往車輛產(chǎn)生振動的顯著影響。??

－－－，對實際工程做大量的簡化。采用理論解析法以及經(jīng)驗預(yù)測法難以獲得較為精確的??解。隨著二十世紀(jì)七十年代高性能電子計算機(jī)的問世和不斷發(fā)展，直至現(xiàn)在，采??用數(shù)值模擬的研究方法分析振動波的傳播問題是最便捷和經(jīng)濟(jì)的研究方法。常見??的方法有：有限元法、有限差分法、邊界元法、有限元－邊界元耦合方法以及有限??元－無限元耦合方法等。??（１）有限元方法??數(shù)值模擬方法中，最常用的是有限元法［３１］；其優(yōu)點是在分析中能適應(yīng)多種復(fù)??雜的幾何尺寸和形狀，并且在模擬中可采用多種邊界條件對相關(guān)問題進(jìn)行模擬，??可用于求解非線性和非均質(zhì)等問題。??劉維寧等［６８］通過建立“地鐵車輛？軌道基礎(chǔ)－襯砌結(jié)構(gòu)－地層系統(tǒng)”模型（如圖??１．４所示），用來分析地鐵列車運行通過時引起的正上方地表的振動傳播規(guī)律。分??析表明：距離地鐵列車運行線路中心線一定范圍內(nèi)，其振動響應(yīng)存在振動放大的??一個區(qū)域（如圖１．５所示）；此外，地層響應(yīng)還存在一個主要的頻帶，地表建筑的??自振周期若落入這一頻帶，則會受到過往車輛產(chǎn)生振動的顯著影響。??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2866850