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地震波斜入射地下隧道地震响应:2.5维FE-BE耦合模拟 被引量:1
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作者 朱俊 李小军 梁建文 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1846-1854,F0003,共10页
针对地震波斜入射导致的非一致地震激励结构地震响应问题,提出了地下隧道三维地震响应分析的一个2.5维有限元–边界元(FE-BE)耦合分析方法,该耦合方法具有分析效率高和计算精度高的优势。利用有限元模拟隧道结构,并引入弹簧单元考虑衬... 针对地震波斜入射导致的非一致地震激励结构地震响应问题,提出了地下隧道三维地震响应分析的一个2.5维有限元–边界元(FE-BE)耦合分析方法,该耦合方法具有分析效率高和计算精度高的优势。利用有限元模拟隧道结构,并引入弹簧单元考虑衬砌管片接头的影响;半无限土域利用基于场地三维动力刚度矩阵和移动斜线荷载格林函数的边界元方法模拟。通过与文献结果比较验证了耦合方法的正确性。利用该2.5维FE-BE方法,以某盾构隧道为例,研究了斜入射地震波作用下隧道结构的三维地震响应,着重分析了管片接头对隧道衬砌地震变形和内力的影响,并讨论了通过对隧道衬砌整体刚度进行折减(等效均质圆环模型)来考虑管片接头影响的方法的适用性。研究表明,管片接头对隧道地震响应有重要影响,随接头刚度减小隧道衬砌变形呈增大趋势,但衬砌内力显著减小;而且,对于管片接头刚度较大的情况,等效均质圆环模型可以在一定程度上反映管片接头对隧道结构地震响应的影响,但可能导致隧道纵向弯矩的低估。 展开更多
关键词 地下隧道 纵向地震反应 管片接头 地震波斜入射 2.5维模型 有限元–边界元耦合
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2.5维有限元分析高铁荷载下准饱和横观各向同性地基振动特性 被引量:2
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作者 高广运 耿建龙 +2 位作者 张其唯 张璐璐 司志鹏 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第15期298-308,共11页
为分析高铁荷载下准饱和横观各向同性地基振动特性,推导了准饱和横观各向同性地基2.5维有限元控制方程,建立了列车-轨道-准饱和横观各向同性地基2.5维有限元模型,对比研究了不同车速下饱和与准饱和横观各向同性地基的振动特性,分析了准... 为分析高铁荷载下准饱和横观各向同性地基振动特性,推导了准饱和横观各向同性地基2.5维有限元控制方程,建立了列车-轨道-准饱和横观各向同性地基2.5维有限元模型,对比研究了不同车速下饱和与准饱和横观各向同性地基的振动特性,分析了准饱和横观各向同性地基土体参数对振动特性的影响。研究结果表明,准饱和横观各向同性地基表面产生的向上和向下位移均大于饱和地基。不同车速下准饱和地基振动位移均大于饱和地基,但超静孔压远小于饱和地基;车速越高,饱和与准饱和地基表面振动位移越大而衰减越慢,超静孔压越大且衰减越快,轨道中心处准饱和与饱和地基位移相差越大。准饱和地基竖向振动位移和超静孔压随水平弹性模量和垂直弹性模量的增加而减小,随水平泊松比增加而增大,随垂直泊松比增加而减小,随垂直剪切模量增加而减小。垂直弹性模量较水平弹性模量对地面竖向振动位移影响更大。与水平泊松比相比,垂直泊松比对准饱和横观各向同性地基竖向振动位移峰值和超静孔压影响更大。 展开更多
关键词 高铁 准饱和横观各向同性地基 2.5有限元模型 地面振动 土体参数
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基于高斯波束的2.5维数值模拟
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作者 栗学磊 《吉林大学学报(地球科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S1期51-54,共4页
由于具有计算速度快的优点,射线追踪方法在地震勘探中一直起着非常重要的作用。V.Cerveny在上世纪80年代初提出了高斯波束方法,该方法同时考虑了波的动力学和运动学特征,并且无需两点试射追踪,因而运算速度快且精度高;另外高斯波束对异... 由于具有计算速度快的优点,射线追踪方法在地震勘探中一直起着非常重要的作用。V.Cerveny在上世纪80年代初提出了高斯波束方法,该方法同时考虑了波的动力学和运动学特征,并且无需两点试射追踪,因而运算速度快且精度高;另外高斯波束对异常区波场有较好的效果,比如焦散点、阴影区、临界和超临界反射。研究的主要内容是2.5维简单结构模型的高斯波束法。利用2.5维模型进行数值计算相当于在二维空间内计算三维问题,可以节约很大一部分计算。 展开更多
关键词 高斯波束 2.5简单结构模型 数值模拟
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高铁荷载下软土地基振动与塑性变形特性 被引量:1
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作者 纪颖波 张继严 +3 位作者 毕俊伟 高广运 徐晨晓 李燕姚 《中南大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2024年第12期4615-4627,共13页
为明确高铁运行引起的软土地基塑性变形特性,将高铁动荷载下地基振动小应变问题视为材料非线性问题,视地基土体为弹塑性介质,基于2.5维有限元法、后向欧拉积分算法和一致切线刚度法,推导列车-轨道-弹塑性软土地基振动变形的2.5维有限元... 为明确高铁运行引起的软土地基塑性变形特性,将高铁动荷载下地基振动小应变问题视为材料非线性问题,视地基土体为弹塑性介质,基于2.5维有限元法、后向欧拉积分算法和一致切线刚度法,推导列车-轨道-弹塑性软土地基振动变形的2.5维有限元计算方法。以上海典型软土地基为例,研究轨道平滑的准静态列车荷载和考虑轨道不平顺的修正列车荷载引起的地基振动与塑性变形特性。研究结果表明:这两类列车荷载引起的最大振动位移均出现在轨道下方地表处,振动位移沿地表和深度的衰减速率随车速提高逐渐提高。相较于准静态列车荷载,当车速为200 km/h时,轨道不平顺对振动位移的影响可忽略;当车速接近或超过临界速度时,修正列车荷载下软土地基中的振动波叠加干涉现象更为强烈,且振动位移显著增大,轨道不平顺的影响显著。两类列车荷载下地基土体塑性变形主要集中在距轨道中心水平4.0 m、深度2.0 m以内,存在下沉和隆起的塑性变形区,轨道不平顺引起塑性变形增大数倍。软土地基的振动位移和塑性变形在准静态荷载下由类共振条件控制,而在修正列车荷载下受轨道不平顺激励力和移动轮轴力产生的振动波叠加效应影响显著,由类共振条件和轨道不平顺激励力共同控制。 展开更多
关键词 塑性变形 高速铁路 软土地基 弹塑性 2.5有限元模型
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无锡地铁整体硫化压缩型减振扣件段环境振动特性研究 被引量:3
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作者 苏劼 马龙祥 +1 位作者 汪乐 李弘毅 《铁道标准设计》 北大核心 2021年第12期39-44,共6页
为探明我国自主研发整体硫化压缩型减振扣件在无锡地铁应用后的环境振动特性,在采用车轨动力耦合模型解算轮轨力的基础上,建立轨道-隧道-地层耦合系统的2.5维数值模型,对无锡地铁新型整体硫化压缩型减振扣件段运行列车诱发轨道、隧道及... 为探明我国自主研发整体硫化压缩型减振扣件在无锡地铁应用后的环境振动特性,在采用车轨动力耦合模型解算轮轨力的基础上,建立轨道-隧道-地层耦合系统的2.5维数值模型,对无锡地铁新型整体硫化压缩型减振扣件段运行列车诱发轨道、隧道及大地的振动响应及传播规律进行专门研究。研究结果表明:(1)地铁轨道采用新型整体硫化压缩型减振扣件时,运行列车诱发地表的振动加速度响应峰值出现在30~50 Hz内;(2)采用新型整体硫化压缩型减振扣件时,运行列车诱发振动在从钢轨传递至道床的过程中,各频段振动均有较大衰减,相应分频振级传递损失均在30 dB以上,其中,最大值可达54.6 dB,而最大Z振级的传递损失可达34.4 dB;(3)在地铁隧道埋深20 m且采用新型整体硫化压缩型减振扣件情况下,距隧道中线50 m范围内由运行列车诱发的地表最大Z振级量值在55.5~61.3 dB;(4)新型整体硫化压缩型减振扣件具有良好的减振性能。 展开更多
关键词 地铁 环境振动 整体硫化压缩型减振扣件 车轨耦合模型 2.5维模型 振动特性 传播规律
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地震⁃高铁荷载共同作用下分层地基震动规律
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作者 谢伟 高广运 +1 位作者 宋健 王宽君 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期29-37,共9页
为研究地震期间高速列车运行引起的地基震动规律,基于等效荷载法推导了频域内地震荷载输入公式,采用等效线性化方法考虑地基土非线性特性,结合高铁荷载下地基振动2.5维有限元计算方法,建立了地震⁃高铁荷载共同作用下非线性分层地基2.5... 为研究地震期间高速列车运行引起的地基震动规律,基于等效荷载法推导了频域内地震荷载输入公式,采用等效线性化方法考虑地基土非线性特性,结合高铁荷载下地基振动2.5维有限元计算方法,建立了地震⁃高铁荷载共同作用下非线性分层地基2.5维有限元模型,计算分析了车速及地基软硬对两动荷载共同作用下分层地基震动影响。结果表明:地震⁃高铁荷载引起的轨道中心处地面震动位移随车速的增大而增大;车速相同时轨道中心处地面震动位移随地基土刚度的增大而减小。地震和高铁荷载共同作用时地基震动会产生低频放大效应,车速越高、地基越软时地基低频震动放大效应越明显;两动载共同作用引起的地基中高频震动主要受列车荷载影响。近轨道中心处,地面震动主要受地震和高铁荷载共同作用影响;距轨道中心较远处,地面震动主要受地震荷载影响,高铁荷载的影响较小。 展开更多
关键词 高速列车 地震 耦合作用 地面震动 2.5有限元模型
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