發(fā)布時間：2020-12-15 09:05

　　隨著我國軌道交通的快速發(fā)展,軌道交通引起的振動問題日益突出,成為人們關注的熱點問題,尤其對地鐵車站直接上蓋物業(yè)和高速列車穿行的綜合交通樞紐,軌道交通引起的振動成為不可忽視的問題,研究該類結構的振動特征和傳播規(guī)律將為其減振奠定基礎。因此本文針對地鐵和高鐵車站,采用Simpack商業(yè)軟件建立列車-軌道耦合動力學模型,得到高速列車荷載和地鐵列車荷載,并建立地鐵車站和高鐵站房有限單元模型,研究列車運行引起的結構振動和傳播規(guī)律。本文主要研究內容如下:（1）采用Simpack商業(yè)軟件建立列車-軌道耦合動力學模型,得到列車荷載,其作為車站有限元模型的激勵荷載,通過諧波不平順、隨機不平順進行列車模型驗證,在此基礎上對不同運行工況下列車荷載的時頻特性進行分析。（2）進行移動荷載作用下土體振動傳播驗證,并建立地鐵車站-土體有限元模型,分析地鐵車站的振動響應以及振動傳播規(guī)律,研究不同土體和不同運行工況的振動影響規(guī)律。（3）建立高鐵站房-土體-上部結構有限元模型,分析高速列車運行時站房結構的振動,研究不同車速對振動的影響規(guī)律,并采用功率流理論分析瞬時能量在高鐵站房以及上方建筑物中的流動規(guī)律。 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

軌道交通引起的環(huán)境振動在研究中一般將整個振動體系分成三個子系統(tǒng)：(1)振源，振源是整個振動分

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-9-第2章列車荷載及其驗證2.1引言列車作用于軌道的作用力由列車的自重構成的靜荷載以及運行時產生的振動荷載組成。軌道不平順是引起車輛-軌道耦合系統(tǒng)的根源。對于列車荷載的分析方法現在主要有數值仿真和現場實測的方法�，F場實測成本高昂，并且不易測量。所以現在數值仿真的方法較為通用。本文采用數值仿真的方法建立車輛軌道耦合模型，從而計算得到列車荷載。2.2車輛軌道動力學相互作用2.2.1車輛軌道耦合理論圖2-1列車模型列車模型如圖2-1。列車是非常復雜的機械結構，在車輛動力學的研究中，一般忽略其柔性振動及變形，將車輛簡化成多剛體系統(tǒng)。列車由車體，兩組轉向架以及四對輪對組成，是由七個剛體組成的多剛體系統(tǒng)。輪對和轉向架之間通過一系懸掛連接，轉向架和車體之間通過二系懸掛連接。車體，轉向架以及輪對都考慮沉涪橫移、側滾、點頭以及搖頭五個自由度，整個列車模型有35個自由度。對于軌道模型，鋼軌通常被看作連續(xù)彈性離散支承點上的無限長梁。在具體車輛軌道系統(tǒng)建模中，常將鋼軌看作有限長的簡支梁，采用Eurler梁或者Timoshenke梁模擬結果。當鋼軌計算長度足夠長時能夠取得合理精度的結果。

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-10-圖2-2車輛軌道耦合模型車輛和軌道之間的耦合關系如圖2-2所示。車輛和軌道以輪軌作用力為紐帶，構成統(tǒng)一的車輛軌道耦合動力學模型。在軌道不平順激勵下，輪軌之間作用力動態(tài)變化，輪軌動作用力會引起車輛系統(tǒng)和軌道系統(tǒng)的振動。輪對的振動會引起輪對各位移量發(fā)生變化，軌道系統(tǒng)中鋼軌的振動也會使得鋼軌的橫、垂向位移以及轉角發(fā)生變化。這會使得輪軌接觸幾何關系的變化進而導致輪軌接觸力的變化。接觸力的變化反過來又會繼續(xù)影響車輛軌道系統(tǒng)的各位移量。這種相互反饋作用使得車輛軌道形成耦合系統(tǒng)，車輛和軌道子系統(tǒng)是不可分割的。圖2-3輪軌力示意圖輪軌之間的相互作用力如圖2-3所示。分為法向接觸力和切向的蠕滑力。法向接觸力計算如下式：3/210zZFG=輪軌脫離時(2-1)式中Z——輪軌瞬時彈性法向壓縮量(m)；G——為輪軌接觸常數(m/N2/3)。車輪在鋼軌上運行時，在車輪和鋼軌的接觸面上會產生一種特殊的現象，介于純滾動和純滑動之間，稱為“蠕滑”。輪軌切向蠕滑力的計算有多種模型，如Carter理論、Johnson-Vermeulen理論、Kalker理論、FASTSIM等理論。本文采用應用較

【參考文獻】：
期刊論文
[1]地鐵列車荷載作用下軌道系統(tǒng)及飽和土體動力響應分析[J]. 袁宗浩,蔡袁強,曾晨.  巖石力學與工程學報. 2015(07)
[2]三維一致粘彈性人工邊界及等效粘彈性邊界單元[J]. 谷音,劉晶波,杜義欣.  工程力學. 2007(12)
[3]基于2．5維有限元方法分析列車荷載產生的地基波動[J]. 邊學成,陳云敏.  巖石力學與工程學報. 2006(11)
[4]一致粘彈性人工邊界及粘彈性邊界單元[J]. 劉晶波,谷音,杜義欣.  巖土工程學報. 2006(09)
[5]地鐵誘發(fā)地面運動的衰減規(guī)律的研究分析[J]. 陶連金,李曉霖,陸熙,張丁盛.  世界地震工程. 2003(01)
[6]地鐵列車振動的環(huán)境響應[J]. 劉維寧,夏禾,郭文軍.  巖石力學與工程學報. 1996(S1)
[7]地鐵區(qū)間隧道列車振動測試與分析[J]. 潘昌實,謝正光.  土木工程學報. 1990(02)

博士論文
[1]地鐵車輛段及上蓋建筑物振動傳播規(guī)律及減振技術研究[D]. 鄒超.華南理工大學 2017
[2]地鐵—房建合建體系耦合動力學及振動控制技術研究[D]. 侯博文.北京交通大學 2016
[3]滬寧城際高速鐵路振動及其對周圍環(huán)境影響研究[D]. 馬利衡.北京交通大學 2015
[4]高架軌道交通引起的環(huán)境振動預測與參數研究[D]. 陳建國.北京交通大學 2010
[5]城市軌道交通引起的環(huán)境振動預測與評估[D]. 魏鵬勃.北京交通大學 2009
[6]地鐵列車引起的地面振動及隔振措施研究[D]. 栗潤德.北京交通大學 2009
[7]地鐵列車振動對環(huán)境影響的預測研究及減振措施分析[D]. 孫曉靜.北京交通大學 2008
[8]地鐵激勵下振動的傳播規(guī)律及建筑物隔振減振研究[D]. 申躍奎.同濟大學 2007

碩士論文
[1]有限元功率流在結構振動特性分析中的應用[D]. 鄭水清.華北電力大學 2017
[2]軌道交通引起的環(huán)境振動及減振措施[D]. 孫志翔.浙江大學 2016
[3]大型水電站廠房振動傳遞路徑研究[D]. 涂凱.天津大學 2014



本文編號：2918029