空沟对层状饱和地基中列车移动荷载的隔振性能研究 被引量：20

1

作者 巴振宁 梁建文 王靖雅 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期848-858,共11页

基于Biot流体饱和多孔介质理论,建立含空沟层状饱和地基–轨道耦合动力系统,研究了空沟对移动列车荷载引起层状饱和地基振动的隔振问题。方法首先将系统分解为含空沟层状饱和地基和轨道两个子结构,然后采用2.5维间接边界元方法(IBEM)求... 基于Biot流体饱和多孔介质理论,建立含空沟层状饱和地基–轨道耦合动力系统,研究了空沟对移动列车荷载引起层状饱和地基振动的隔振问题。方法首先将系统分解为含空沟层状饱和地基和轨道两个子结构,然后采用2.5维间接边界元方法(IBEM)求解含空沟层状饱和地基在移动均布竖向线荷载作用下的动力响应,同时求解轨道在移动列车荷载和均布竖向线荷载共同作用下的动力响应,最后通过令轨道竖向位移与层状饱和地基表面轨道中心处竖向位移相等实现两者的耦合。文中通过与已有结果的比较验证了方法的正确性,并以均质饱和地基和饱和基岩上单一饱和土层地基为模型进行了数值计算分析,研究了饱和地基参数和隔振沟参数对隔振效果的影响。数值结果表明,层状饱和地基中空沟的隔振效果优于均质饱和地基中空沟的隔振效果;且饱和地基中空沟的隔振效果优于相应单相弹性地基中空沟的隔振效果;另外,空沟深度、饱和土孔隙率和基岩与饱和土层刚度比等也对空沟的隔振效果有着重要影响。 展开更多

关键词 隔振沟 层状饱和地基 列车移动荷载 轨道 2.5维间接边界元

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层状饱和地基-轨道-列车耦合系统轨道不平顺引起的振动分析 被引量：5

2

作者 巴振宁 金威 梁建文 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第15期88-97,共10页

采用半解析方法研究了层状饱和地基-轨道-列车耦合系统的动力响应问题。层状饱和地基由任意水平饱和土层和下卧饱和半空间组成,轨道采用以无限长欧拉梁模拟的钢轨、连续质量块模拟的轨枕和Cosserat模型模拟的道砟组成的三层系统,列车模... 采用半解析方法研究了层状饱和地基-轨道-列车耦合系统的动力响应问题。层状饱和地基由任意水平饱和土层和下卧饱和半空间组成,轨道采用以无限长欧拉梁模拟的钢轨、连续质量块模拟的轨枕和Cosserat模型模拟的道砟组成的三层系统,列车模拟为弹簧和阻尼元件连接的多刚体系统。振动输入由钢轨的竖向不平顺提供。通过地基表面轨道中心处竖向位移与道砟位移相等实现层状饱和地基和轨道的耦合,通过在车轮与钢轨间引入Hertizian接触弹簧来实现轨道与列车的耦合,首先求得频率-波数域内解答,然后通过Fourier逆变换求得时间-空间域内振动响应。文中验证了方法的正确性,并进行了数值计算分析,研究表明钢轨不平顺引起的列车动荷载振动频率较低时,随着列车运行速度的增大地基表面位移幅值逐渐增大;振动频率较高时,列车运行速度对位移幅值峰值的影响不明显,但列车驶过后地基的振动明显增大,振动时间变长。 展开更多

关键词 层状饱和地基 地基-轨道-列车耦合系统 格林函数 轨道不平顺

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竖向简谐荷载下二维层状饱和地基的解析层元解 被引量：4

3

作者 艾智勇 慕金晶 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期2632-2638,共7页

基于Biot固结理论,运用解析层元方法求解竖向简谐荷载作用下二维层状饱和地基的动力响应问题。从直角坐标平面应变问题控制方程出发,通过Fourier-Laplace变换将偏微分方程组转化为常微分方程组,求解得到单层饱和地基的解析层元。结合层... 基于Biot固结理论,运用解析层元方法求解竖向简谐荷载作用下二维层状饱和地基的动力响应问题。从直角坐标平面应变问题控制方程出发,通过Fourier-Laplace变换将偏微分方程组转化为常微分方程组,求解得到单层饱和地基的解析层元。结合层间连续条件和边界条件,组装得到多层饱和地基的总刚度矩阵方程,进而求得变换域内的解。借助Fourier-Laplace逆变换的数值积分方法,获得平面应变动力问题在物理域内的解,编制了相应的计算程序,其计算结果与已有文献结果吻合较好。通过算例分析了荷载圆频率、荷载作用深度及地基成层性对地基竖向位移的影响。计算结果表明:随荷载圆频率的增大,地基竖向位移先增加后减小;地基竖向位移在荷载作用点处呈现波峰,且受表层土性的影响较大。 展开更多

关键词 层状饱和地基 平面应变问题 竖向简谐荷载 解析层元法

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层状饱和地基上刚性圆板的扭转振动及参数分析

4

作者 王国才 陈龙珠 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第z2期401-404,共4页

用解析的方法首次研究了层状饱和地基上刚性圆板的扭转振动特性。运用 Hankel 变换求解饱和介质动力问题的控制方程,按混合边值条件建立了层状饱和地基上刚性圆板扭转振动的第二类 Fredholm 积分方程。数值算例给出了动力柔度系数和扭... 用解析的方法首次研究了层状饱和地基上刚性圆板的扭转振动特性。运用 Hankel 变换求解饱和介质动力问题的控制方程,按混合边值条件建立了层状饱和地基上刚性圆板扭转振动的第二类 Fredholm 积分方程。数值算例给出了动力柔度系数和扭转角幅值随无量纲频率的变化曲线,与单相弹性及匀质饱和介质情况进行了对比分析,并进行了参数研究。 展开更多

关键词 层状饱和地基 扭转振动 传递矩阵 动力柔度系数

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层状分数阶黏弹性饱和地基与梁共同作用的时效研究 被引量：4

5

作者 艾智勇 王禾 慕金晶 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1402-1411,I0003,共11页

饱和地基与梁共同作用问题的研究在力学领域及工程界都具有重要意义.采用分数阶Merchant模型研究饱和地基的流变固结,该模型比常用整数阶黏弹性模型更能精确反映地基的时变特征.基于层状正交各向异性黏弹性饱和地基的固结解答,采用有限... 饱和地基与梁共同作用问题的研究在力学领域及工程界都具有重要意义.采用分数阶Merchant模型研究饱和地基的流变固结,该模型比常用整数阶黏弹性模型更能精确反映地基的时变特征.基于层状正交各向异性黏弹性饱和地基的固结解答,采用有限元法与边界元法耦合的方法,研究梁与分数阶黏弹性饱和地基的共同作用问题.依据Timoshenko梁理论将梁离散为若干单元,进而得到梁的总刚度矩阵方程;将黏弹性地基固结问题的精细积分解答作为边界积分的核函数,采用边界元法建立地基柔度矩阵方程;结合梁与地基接触面的位移协调条件以及力的平衡条件,通过有限元法与边界元法的耦合,最终求得层状分数阶黏弹性饱和地基与Timoshenko梁共同作用的解答.将本文地基退化为Kelvin地基进行计算,并与已有文献中的算例进行对比,二者具有很好的一致性.在此基础上,探讨分数阶次和地基成层性对梁与黏弹性饱和地基共同作用的影响.结果表明:分数阶次高的黏弹性饱和地基的固结速率明显更快;对于层状地基,加固表层土体能有效控制地基整体沉降,并减小差异沉降.实际工程中,应充分考虑饱和地基流变及土体分层性的影响,以准确分析梁与地基的共同作用过程. 展开更多

关键词 黏弹性 层状饱和地基 TIMOSHENKO梁 有限元-边界元耦合 时效性

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饱和层状地基的薄层法基本解及其旁轴边界 被引量：7

6

作者 时刚 高广运 冯世进 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期664-671,共8页

在Biot饱和多孔介质理论的基础上,应用Fourier级数展开和Hankel变换方法,将Biot波动方程转化为一组二阶常微分方程;运用薄层法在竖向进行离散求解,最终得到层状饱和地基Lamb问题的解答。针对薄层法仅能在有限深度内求解的不足,根据旁轴... 在Biot饱和多孔介质理论的基础上,应用Fourier级数展开和Hankel变换方法,将Biot波动方程转化为一组二阶常微分方程;运用薄层法在竖向进行离散求解,最终得到层状饱和地基Lamb问题的解答。针对薄层法仅能在有限深度内求解的不足,根据旁轴近似原理,对饱和半空间频率–波数域内的刚度矩阵进行二阶Taylor级数展开,得到适合于薄层法底层边界的通用旁轴近似解答,提高了薄层法的计算效率。最后,通过两个计算实例验证了本文解答。 展开更多

关键词 饱和层状地基 GREEN函数 薄层法 旁轴边界

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位移函数法求解饱和层状地基中的抽水问题 被引量：6

7

作者 艾智勇 吴超 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期681-685,共5页

运用Biot固结理论,对饱和层状地基中的抽水问题进行了求解。从轴对称问题的Biot固结方程出发,通过引入位移函数以及将各个量进行Laplace和Hankel变换,得到了位移、应力、孔压和流量在z=0和任意深度处的传递矩阵关系。将这个传递矩阵关... 运用Biot固结理论,对饱和层状地基中的抽水问题进行了求解。从轴对称问题的Biot固结方程出发,通过引入位移函数以及将各个量进行Laplace和Hankel变换,得到了位移、应力、孔压和流量在z=0和任意深度处的传递矩阵关系。将这个传递矩阵关系应用于多层地基的每一层,并结合多层地基的连续条件、边界条件以及抽水作用面的连续条件,求得了饱和层状地基的抽水问题在Laplace-Hankel变换域内的解答。通过相应的逆变换,得到了该问题的真实解答,并分析了泊松比、抽水形式和时间对饱和层状地基地表位移的影响。 展开更多

关键词 BIOT固结 饱和层状地基 抽水 位移函数 LAPLACE-HANKEL变换 传递矩阵

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饱和层状地基的瞬态动力响应分析 被引量：2

8

作者 时刚 高广运 郭院成 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2010年第2期52-55,共4页

在Biot饱和多孔介质理论的基础上,应用Laplace变换、Fourier级数展开和Hankel变换将波动方程转化为一组二阶常微分方程;运用薄层法原理在竖向进行离散求解,得到饱和层状地基Lamb问题的Laplace域内解答,并利用Laplace数值逆变换最终得到... 在Biot饱和多孔介质理论的基础上,应用Laplace变换、Fourier级数展开和Hankel变换将波动方程转化为一组二阶常微分方程;运用薄层法原理在竖向进行离散求解,得到饱和层状地基Lamb问题的Laplace域内解答,并利用Laplace数值逆变换最终得到时域内的数值解答,最后,通过计算实例验证了本文方法. 展开更多

关键词 饱和层状地基 瞬态响应 薄层法

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二维及轴对称条件下饱和层状地基的Lamb问题解答 被引量：1

9

作者 时刚 高广运 冯世进 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第8期125-131,共7页

在Biot饱和两相介质理论的基础上,对二维Biot波动方程进行水平坐标的Fourier变换和相应的变量代换,得到一组以土骨架位移分量与孔压为变量的二阶常微分方程。同时,对轴对称条件下的Biot波动方程进行径向坐标的Hankel变换,得到一组与二... 在Biot饱和两相介质理论的基础上,对二维Biot波动方程进行水平坐标的Fourier变换和相应的变量代换,得到一组以土骨架位移分量与孔压为变量的二阶常微分方程。同时,对轴对称条件下的Biot波动方程进行径向坐标的Hankel变换,得到一组与二维情况相同的常微分方程。为求解该常微分方程组,运用薄层法原理在竖向进行离散求解,最终得到饱和层状地基的动力Lamb问题的基本解答,给出频域内土骨架位移和孔压的显示表达。此外,针对薄层法仅能在有限深度内求解的不足,根据旁轴近似原理,对饱和半空间频率-波数域内的刚度矩阵进行二阶Taylor级数展开,得到适合于薄层法底层边界的旁轴近似解答。最后,通过计算实例验证本文解答。 展开更多

关键词 饱和层状地基 LAMB问题 薄层法 边界条件

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层状横观各向同性饱和地基上圆板的非轴对称振动 被引量：3

10

作者 王小岗 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2007年第10期1232-1244,共13页

研究了层状横观各向同性饱和地基上弹性圆板的非轴对称振动问题.首先,通过方位角的Fourier变换,将圆柱坐标系下横观各向同性饱和土的三维动力方程转化为一阶常微分方程组,基于径向Hankel变换,建立问题的状态方程,求解状态方程后得到传... 研究了层状横观各向同性饱和地基上弹性圆板的非轴对称振动问题.首先,通过方位角的Fourier变换,将圆柱坐标系下横观各向同性饱和土的三维动力方程转化为一阶常微分方程组,基于径向Hankel变换,建立问题的状态方程,求解状态方程后得到传递矩阵;其次,利用传递矩阵,结合层状饱和地基的边界条件、排水条件及层间接触和连续条件,给出了任意简谐激振力作用下层状横观各向同性饱和地基动力响应的通解;然后,按混合边值问题建立层状饱和地基上弹性圆板非轴对称振动的对偶积分方程,并将对偶积分方程化为易于数值计算的第二类Fredholm积分方程,并给出了算例. 展开更多

关键词 横观各向同性 饱和层状地基 Biot动力方程 弹性圆板 FREDHOLM积分方程

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轴对称饱和地基竖向振动分析 被引量：10

11

作者 蔡袁强 徐长节 +1 位作者 郑灶锋 吴大志 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期75-81,共7页

基于Biot动力固结方程,考虑了土体和水体的惯性力以及水土之间的耦合作用,采用Laplace_Hankel积分变换求解耦联合方程组,得到动荷载下饱和地基振动问题的解答.根据下边界为不透水基岩的边界条件,获得了地基表面作用圆形轴对称任意荷载... 基于Biot动力固结方程,考虑了土体和水体的惯性力以及水土之间的耦合作用,采用Laplace_Hankel积分变换求解耦联合方程组,得到动荷载下饱和地基振动问题的解答.根据下边界为不透水基岩的边界条件,获得了地基表面作用圆形轴对称任意荷载时土层应力、位移等的一般积分形式解.研究表明,激振频率对饱和地基的竖向振动有很大影响,地基表面的竖向位移与施加荷载之间存在相位差.此外,动力渗透系数在荷载施加的初期对结果有较大影响,随着荷载趋于稳定,其影响变得很小. 展开更多

关键词 竖向振动分析 任意荷载 层状饱和地基

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层状横观各向同性饱和土的非轴对称动力响应 被引量：3

12

作者 黄义 王小岗 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第2期215-224,共10页

通过方位角的Fourier变换,将圆柱坐标系下横观各向同性饱和土的Biot非轴对称波动方程转化为一组一阶常微分方程组.然后基于径向Hankel变换,建立问题的状态方程;求解状态方程后,得到传递矩阵.进而利用传递矩阵,结合饱和层状地基的边界条... 通过方位角的Fourier变换,将圆柱坐标系下横观各向同性饱和土的Biot非轴对称波动方程转化为一组一阶常微分方程组.然后基于径向Hankel变换,建立问题的状态方程;求解状态方程后,得到传递矩阵.进而利用传递矩阵,结合饱和层状地基的边界条件、排水条件及层间接触和连续条件,求解了任意震源力作用下层状横观各向同性饱和地基频域动力响应问题.时域解可通过频率的Fourier积分得到. 展开更多

关键词 各向同性 饱和层状地基 BIOT波动方程 傅里叶变换 HANKEL变换 传递矩阵

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