基于2.5維有限元法和虛擬激勵法進行地鐵交通場地隨機振動特征分析�；谔摂M激勵法由軌道不平順功率譜得到動態(tài)輪軌力功率譜,將其作為軌道—隧道—地基土系統(tǒng)2.5維有限元模型的外部激勵,計算得到地面隨機振動響應,分析車速和軌道不平順等級對地面隨機振動特征的影響。結(jié)果表明:地面振動位移受車輛軸重控制,受軌道不平順隨機激勵影響較小;地面振動速度和加速度主頻隨地鐵車速的增加顯著增大,軌道不平順等級不改變地面振動響應的頻譜分布;軌道不平順等級降低和地鐵車速增大造成地面隨機振動響應的離散度和Z振級最大值顯著增加;軌道不平順隨機激勵下,地面振動速度和加速度上限值以及Z振級最大值在垂直于地鐵運行方向的衰減出現(xiàn)明顯波動,距軌道中心線60 m外衰減趨勢變緩。 

【文章來源】：中國鐵道科學. 2020,41(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

不同速度下A點垂向振動響應標準差

為構(gòu)造軌道—隧道—地基土2.5維有限元模型的外部激勵，需先求出輪軌力功率譜密度函數(shù)。車輛—軌道—隧道—地基土垂向耦合模型如圖1所示。移動車輛考慮為彈簧和阻尼器連接的多剛體系統(tǒng)，車輪與鋼軌為線性赫茲彈性接觸，鋼軌為無限長的歐拉梁，對無砟軌道而言，當頻率低于200Hz時，離散支撐的影響可以忽略不計[22]，因此，將軌道板、隧道簡化為沿軌道方向質(zhì)量均勻分布的梁，用均布的線性彈簧和阻尼器模擬扣件、墊層以及彈性土體的剛度和阻尼。地基采用Winkle地基模型，將其考慮為層狀半空間體，忽略地基土的振動對耦合系統(tǒng)振動的影響。考慮黏滯阻尼與應變阻尼的影響，建立軌道—隧道—地基土系統(tǒng)的振動微分方程[15]

本文基于2.5維有限元—最佳匹配層法[20]建立軌道—隧道—地基土數(shù)值模型。最佳匹配層（Perfectly Matched Layers,PML）單元具有吸收任意方向的波而不產(chǎn)生虛擬反射的功能，且最佳匹配層區(qū)域內(nèi)的波將在兩側(cè)邊界之間衰減至零，PML單元中波的衰減如圖2所示。在2.5維軌道—隧道—地基土有限元模型關(guān)注區(qū)域外圍施加最佳匹配層，在該特殊層的外邊緣施加Dirichlet和Neummann邊界條件，將關(guān)注區(qū)域和最佳匹配層區(qū)域各單元振動方程整裝，得到虛擬動態(tài)輪軌力作用下軌道—隧道—地基土系統(tǒng)頻率—波數(shù)域總振動方程[15]為

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3125661