轨道交通环境振动定点激振预测的可行性研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ez062009
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随着《国家综合立体交通网规划纲要》颁布实施及城市化进程的不断发展,未来城际铁路、高速铁路及城市轨道交通势必联系得更加紧密,同时列车运行对周边环境造成的影响将愈发引人关注。现行轨道交通环境振动响应的预测与评价工作仅在工程设计建造之初,运用经验预测公式对沿线进行振动预测,但其预测精度受地质条件、轨道交通制式、基础结构等复杂因素的影响较大,难以准确预测。对于现行轨道交通环境振动预测中所存在的经验预测公式准确度不高,造成线路运营后振动、噪声超过环评标准等不足,本文提出了基于实测的“定点激振预测法”,以满足对重点受振目标高精度的振动预测需求。本文设计了一种适用于不同线路的车辆-轨道相互动力作用模拟激振装置,对该装置的要求是能够模拟列车动荷载的实际作用。对列车动荷载模拟函数准确性进行了分析,推导得出了定点激振振源函数模型;基于该模型,建立了适用于高速铁路的“轨道-地基”有限元模型和适用于地铁的“隧道-地基”有限元模型,对定点激振预测法在高速铁路和地铁中的应用进行了研究。论文取得的主要成果如下:(1)以列车动荷载模拟函数拟合值进行加载时,线路周围环境中的振动响应变化趋势与实际列车运行时基本一致,列车振动中的高频部分随着离轨道中心线距离的增大快速衰减,地面测量点处振动能量均集中在0~30Hz频段内。(2)推导得出了易于加载的定点激振振源函数模型,该模型能准确模拟列车动荷载中各组成部分,当采用定点激振方式加载时,敏感点的振动响应与列车实际运行时该点响应相近。(3)计算表明,在某种高速铁路工况下,采用定点激振预测法得到的敏感点振动响应预测结果略大于数值模拟结果,相对误差为4.7%,较经验公式法(相对误差为16.6%)精度大为提升。(4)计算表明,在某种地铁工况下,采用定点激振预测法得到的敏感点振动响应预测结果略大于数值模拟结果,相对误差为5.5%,较经验公式法(相对误差为26.1%)精度大为提升。相对于经验预测公式,定点激振预测法应用到轨道交通环境振动预测中时具有更高的精度,具有广阔的市场前景。
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