【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)水平的快速提高，近十幾年內(nèi)我國(guó)建設(shè)了一大批現(xiàn)代化大型鐵路樞紐車站。為實(shí)現(xiàn)鐵路、地鐵、輕軌以及公交等多種交通方式“零距離或短距離換乘”，多層立體式站房結(jié)構(gòu)體系被廣泛采用，導(dǎo)致人行、列車行駛和設(shè)備運(yùn)行等多種振源激勵(lì)同時(shí)作用在站房結(jié)構(gòu)上，將對(duì)結(jié)構(gòu)的正常使用功能產(chǎn)生較大的不利影響。因此，系統(tǒng)研究多振源激勵(lì)下鐵路樞紐站房結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)，對(duì)今后站房類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和振動(dòng)控制具有十分重要的理論和實(shí)際意義。 本文以京滬線鐵路樞紐車站天津西站站房結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，對(duì)人行和列車行駛隨機(jī)激勵(lì)模型及應(yīng)用、多振源激勵(lì)的組合以及多振源激勵(lì)下結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)分析方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究，主要完成了以下五方面的工作： （1）為準(zhǔn)確描述行人間人行激勵(lì)的差異性和單人激勵(lì)各相似周期的差異性，基于Zivanovic模型提取人行激勵(lì)時(shí)程標(biāo)準(zhǔn)周期曲線，通過(guò)非線性最小二乘擬合，并考慮單人激勵(lì)各周期、幅值和沖量的隨機(jī)特性，提出了改進(jìn)的人行隨機(jī)激勵(lì)模型；與已有常用人行激勵(lì)模型比較表明，改進(jìn)模型能更有效地模擬人行激勵(lì)的時(shí)域、頻域特性，與實(shí)測(cè)時(shí)程更加吻合；以天津西站站房結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，將人體等效為雙自由度質(zhì)量彈簧阻尼系統(tǒng)，建立人—結(jié)構(gòu)耦合動(dòng)力平衡方程，采用逐步積分法數(shù)值模擬得到人行隨機(jī)激勵(lì)下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)，結(jié)果表明采用改進(jìn)的人行隨機(jī)激勵(lì)模型分析得到的結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)頻域分布更寬，且激勵(lì)的高頻成分對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)有一定貢獻(xiàn)，與實(shí)測(cè)結(jié)果更為吻合；考慮人—結(jié)構(gòu)耦合作用，將減小結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)，但影響較小。 （2）根據(jù)車輛隨機(jī)振動(dòng)理論，考慮完整的軌道不平順功率譜和輪對(duì)間軌道輸入相關(guān)性，模擬得到列車各輪對(duì)軌道不平順位移時(shí)程，采用MATLAB軟件編寫(xiě)程序得到二系懸掛十自由度列車系統(tǒng)分析模型的狀態(tài)控制方程，求解得到作用在各輪對(duì)的列車行駛隨機(jī)激勵(lì)時(shí)程；通過(guò)與已有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和模擬時(shí)程對(duì)比，驗(yàn)證了所得激勵(lì)時(shí)程在時(shí)域、頻域的合理性；對(duì)列車行駛隨機(jī)激勵(lì)下的天津西站站房結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬和實(shí)測(cè)分析，結(jié)果表明在所提出的列車行駛隨機(jī)激勵(lì)模型作用下，，站房結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的時(shí)域、頻域特性與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合較好，候車廳層振動(dòng)卓越頻率位于人體對(duì)豎向振動(dòng)的最敏感頻率范圍，應(yīng)注意對(duì)人體舒適度的影響。 （3）分析研究了鐵路樞紐站房結(jié)構(gòu)多振源激勵(lì)的組合問(wèn)題，以人行和列車行駛隨機(jī)激勵(lì)為例，考慮到站旅客數(shù)量概率分布模型、列車滿載情況以及列車行駛速度的變化，采用概率法和Monte-Carlo模擬方法得到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)車站人行隨機(jī)激勵(lì)幅值和列車行駛隨機(jī)激勵(lì)幅值的概率分布；根據(jù)組合激勵(lì)幅值的概率特點(diǎn)，以2參數(shù)極值I型描述人行激勵(lì)和列車行駛激勵(lì)組合幅值隨機(jī)變量的概率分布，確定了具有95%保證率的激勵(lì)組合系數(shù)；K-S假設(shè)檢驗(yàn)表明所提出的極值I型概率分布估計(jì)與Monte-Carlo模擬方法得到的經(jīng)驗(yàn)概率分布結(jié)果吻合良好。 （4）通過(guò)分析人行、列車行駛和設(shè)備運(yùn)行三振源單獨(dú)激勵(lì)下站房結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的時(shí)域、頻域特性和頻帶交疊情況，提出了一種基于均方根加速度RMS、考慮加權(quán)功率相干疊加的多振源激勵(lì)下站房結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)分析方法，并對(duì)該方法的合理性和適用性進(jìn)行了論證；分別采用直接疊加法和所提出的加權(quán)功率相干疊加方法進(jìn)行三振源共同激勵(lì)下站房結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)分析，結(jié)果表明考慮加權(quán)功率相干疊加的結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)均方根加速度RMS區(qū)間可以很好地包絡(luò)直接疊加得到的振動(dòng)響應(yīng)均方根加速度RMS值；分別采用直接疊加法和考慮頻域交疊的加權(quán)功率相干疊加方法對(duì)隨機(jī)激勵(lì)作用下結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行時(shí)域、頻域分析，得到了三振源單獨(dú)激勵(lì)下站房結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)之間的相干疊加效應(yīng)對(duì)站房結(jié)構(gòu)振動(dòng)總響應(yīng)的影響規(guī)律。 （5）通過(guò)人行、列車行駛和設(shè)備運(yùn)行激勵(lì)下下天津西站站房結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)實(shí)測(cè)，得到站房軌道層及候車廳層測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)加速度時(shí)程，從頻譜分析和RMS評(píng)價(jià)兩方面分析研究了人行、列車行駛和設(shè)備運(yùn)行三振源單獨(dú)激勵(lì)下站房結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)之間的相干疊加效應(yīng)對(duì)多振源激勵(lì)下結(jié)構(gòu)振動(dòng)總響應(yīng)的影響規(guī)律，并與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，結(jié)果表明加權(quán)功率相干疊加方法能很好地給出多振源激勵(lì)下結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的RMS區(qū)間，且隨著與振源距離的增加，包絡(luò)效果更好。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TU311.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2337451