2.5D有限元分析列车荷载引起非饱和土地面振动 被引量：3

1

作者 高广运 姚哨峰 杨成斌 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期95-103,共9页

为研究高速列车荷载引起非饱和土地面振动,将地基视为三相介质,开发非饱和地基2.5维有限单元方法.用Euler梁模型模拟轨道系统,对控制方程进行时间Fourier变换和轨道方向波数变换,结合边界条件和Galerkin法推导出频域内2.5维有限元方程,... 为研究高速列车荷载引起非饱和土地面振动,将地基视为三相介质,开发非饱和地基2.5维有限单元方法.用Euler梁模型模拟轨道系统,对控制方程进行时间Fourier变换和轨道方向波数变换,结合边界条件和Galerkin法推导出频域内2.5维有限元方程,频域-波数域内解答通过快速Fourier逆变换得到时域-空间域结果,通过数值分析考察车速和路基饱和度对地面振动及超静孔隙水压力影响.结果表明:车速较低时,路基从近饱和到完全饱和轨道中心处地面竖向振动位移幅值显著增加;同一速度下非饱和路面加速度幅值大于饱和路面,其地面振动位移和加速度随时间更快衰减.同一车速下距轨道中心8 m处非饱和路基地面振动加速度峰值远大于饱和路基,车速超过300 km/h后两者地面振动位移幅值趋于相等.近轨道处地面振动幅值快速衰减,远轨道处衰减变慢.轨道中心下超静孔隙水压力分布深度为地表下0～4.5 m,最大峰值约在1.8 m,且随路基饱和度降低显著减少. 展开更多

关键词 线路振动 移动荷载 非饱和土 2.5维有限元 地面振动 孔隙压力

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2.5D有限元分析高铁荷载诱发非饱和土地面振动 被引量：10

2

作者 高广运 姚哨峰 孙雨明 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2019年第5期28-39,共12页

利用2.5维有限单元方法研究高速列车荷载引起的非饱和路基地面振动。视轨道结构为非饱和地基上的Euler梁。对控制方程进行时间Fourier变换和轨道方向波数变换,结合边界条件和Galerkin法推导出频域内2.5维有限元方程,将空间三维问题化为... 利用2.5维有限单元方法研究高速列车荷载引起的非饱和路基地面振动。视轨道结构为非饱和地基上的Euler梁。对控制方程进行时间Fourier变换和轨道方向波数变换,结合边界条件和Galerkin法推导出频域内2.5维有限元方程,将空间三维问题化为平面上的两维问题。分析了车速和路基饱和度对地面振动及超静孔隙水压力的影响。结果表明,同一车速下,非饱和路基地面振动加速度幅值大于饱和路基。随车速增大,饱和路基地面加速度幅值减小,非饱和路基则先剧烈减小后稍有增大。饱和路基地面振动加速度主频率随车速增大几乎不变小(均为2.2 Hz),而对非饱和路基则是先减小后增大。地面振动加速度在低速时随距轨道中心距离快速衰减,高速时衰减很慢。地面振动加速度可能会出现反弹增大现象,其出现及位置与车速密切相关。同一车速下路基超静孔隙水压力峰值随路基饱和度下降急剧减小,超静孔隙水压力分布深度在0~4.5 m,幅值约在1.8 m深度。 展开更多

关键词 高速铁路 非饱和土 2.5维有限元 地面振动 超静孔隙压力

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高速铁路无砟轨道声辐射指向性研究

3

作者 成功 黄洪明 +3 位作者 冯青松 圣小珍 张良涛 胡文林 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第6期2422-2432,共11页

为准确计算与分析高速铁路轨道结构在列车高速移动时产生的复杂噪声指向性,根据轨道结构的周期性特点,基于2.5维有限元-边界元方法建立轨道结构振动噪声预测模型;在轨道结构横截面上设置半圆形场点,通过各个方向上的场点声压预测值来分... 为准确计算与分析高速铁路轨道结构在列车高速移动时产生的复杂噪声指向性,根据轨道结构的周期性特点,基于2.5维有限元-边界元方法建立轨道结构振动噪声预测模型;在轨道结构横截面上设置半圆形场点,通过各个方向上的场点声压预测值来分析自由边界、轨道板边界、轨道板及车体边界的噪声指向和声功率特征;设置不同的列车荷载移动速度,分析不同声学边界下速度对钢轨声辐射特性的影响;根据钢轨结构固有的声辐射特性,给出列车速度为350 km/h时钢轨噪声在车体和轨道板边界下的噪声指向性拟合式。分析结果表明:钢轨噪声具有不受列车荷载速度影响的声辐射特性,一是钢轨噪声主要贡献频段为180~250 Hz、350~500 Hz、600~800 Hz、950~1 050 Hz、1 150~1 350 Hz、1 600~1 800 Hz、2 100~2 300 Hz和2 550~2 700 Hz,二是钢轨噪声在各个频段下都有特殊的噪声指向性,这一特性为钢轨噪声指向性的统一描述提供了依据;速度变化通过更显著地提升1 200 Hz以上的高频噪声的声功率,来增强高频噪声对总体指向性的贡献,且频率越高,高频噪声的声功率增加得越快,但由于高频噪声的声功率较小,因此速度对噪声的指向性影响很小;基于钢轨声源的固有特性给出准确的等效声源,再根据车体边界下的噪声指向性仿真计算结果,给出车体声学边界下的噪声指向性拟合式。钢轨噪声等效声源和车体边界下的指向性拟合结果可为进一步的噪声传递特性仿真计算提供准确的等效声源输入。 展开更多

关键词 噪声指向性 2.5维有限元边界元 钢轨噪声 高速铁路 无砟轨道

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高速铁路单洞双线盾构隧道的振动和传播规律分析

4

作者 肖明清 薛光桥 +3 位作者 何应道 徐晨 徐巍 王春晖 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第5期1-8,42,共9页

针对高速铁路单洞双线盾构隧道的振动传播问题,建立轨道-隧道-场地的2.5维有限元-基本解耦合模型,采用有限元模拟轨道与盾构隧道结构,结合弹性空间格林函数表征围岩介质。通过计算移动轮轨力作用下的动力响应,结合弹性波理论分析振动传... 针对高速铁路单洞双线盾构隧道的振动传播问题,建立轨道-隧道-场地的2.5维有限元-基本解耦合模型,采用有限元模拟轨道与盾构隧道结构,结合弹性空间格林函数表征围岩介质。通过计算移动轮轨力作用下的动力响应,结合弹性波理论分析振动传播规律。结果表明:隧道上方场地的竖向振动由顶部纵波主导,两侧竖向振动由横波控制;当土层波阻抗从隧道围岩向地表递减时,隧道顶部扩散的柱面纵波经土层界面后趋近平面波特性,侧方横波经界面透射后竖向位移分量显著降低。单洞双线隧道振动分布呈现显著频率相关性:低频振动(0~20 Hz)在隧道正上方地表响应最大,高频振动(40~80 Hz)在偏离隧道中心线一定距离处达到峰值。隧道结构对20 Hz以上振动产生遮挡效应,导致下方围岩振动向上绕射衰减。地表竖向位移分布由频率相关的隧道辐射模式控制,分层土中的波阻抗变化使纵波成为地表振动主导成分。研究揭示了单洞双线盾构隧道振动传播的三维空间特性,明确了低频振动集中传播与高频振动侧向辐射的差异化规律,为城市高铁隧道减振设计提供理论依据。 展开更多

关键词 盾构隧道 环境振动 2.5维有限元-基本解 弹性波 单洞双线隧道 高速铁路

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双线列车移动荷载作用下饱和地基振动响应特性分析

5

作者 高盟 李佳文 李丹阳 《噪声与振动控制》 北大核心 2025年第3期228-235,共8页

双线高速列车交会所致荷载强度大,振动时间长,使饱和地基产生显著位移和超静孔隙水压力响应。基于Biot流体饱和多孔介质波动方程和2.5维有限元(Two-and-a-half-dimensional Finite Element Method,2.5D FEM)理论,建立双线轨道-饱和地基2... 双线高速列车交会所致荷载强度大,振动时间长,使饱和地基产生显著位移和超静孔隙水压力响应。基于Biot流体饱和多孔介质波动方程和2.5维有限元(Two-and-a-half-dimensional Finite Element Method,2.5D FEM)理论,建立双线轨道-饱和地基2.5D有限元模型。采用Fortran语言编制双线列车荷载程序,将荷载施加于以Euler梁模拟的轨道,对双线及单线列车4种运行工况下轨道中心和饱和地基振动响应进行分析。结果表明:由于双线列车荷载所致叠加效应,振动波叠加增大,轨道中心竖向加速度和位移相较单线工况下增大约1倍,在距离轨道中心1 m处出现位移幅值;单线与双线工况下饱和地基均在距离轨道中心10 m范围内存在一个振动放大区段,10 m以内振动衰减较快,10 m以外振动衰减较慢;双线工况下超静孔压幅值相较单线工况增大约1倍;不同工况下超静孔压随深度变化均为先急剧增大,随后快速减小,再缓慢消散,其在1.5 m深度处达到最大值。 展开更多

关键词 振动与波 双线列车 饱和地基 2.5d有限元 振动响应 超静孔隙水压力

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地铁车致隧道与土体振动的高效时⁃频混合预测方法 被引量：3

6

作者 王力东 朱志辉 +2 位作者 韩艳 张迅 陈得良 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期359-368,共10页

提出了一种地铁列车引起的隧道与土体振动的高效时⁃频混合预测方法。该方法基于两步法开展。通过建立车辆⁃轨道⁃隧道⁃土体2D多体动力学/有限元模型,在时域中获取轨⁃隧相互作用力;将转化后的作用力施加在2.5D有限元⁃最佳匹配层模型上,在... 提出了一种地铁列车引起的隧道与土体振动的高效时⁃频混合预测方法。该方法基于两步法开展。通过建立车辆⁃轨道⁃隧道⁃土体2D多体动力学/有限元模型,在时域中获取轨⁃隧相互作用力;将转化后的作用力施加在2.5D有限元⁃最佳匹配层模型上,在频域⁃波数域中求解隧道⁃土体系统的动力响应。同时,为提高频域⁃波数域计算效率,提出了波数范围随激励频率变化的高效波数采样方案。数值算例中,依次通过与时域3D有限元方法和传统固定波数域采样方案对比,对所提方法的准确性和高效性进行了验证。结果表明,采用时⁃频混合方法计算的观测点竖向振动速度时程曲线在波形和幅值上与时域3D有限元方法计算结果吻合较好。就振动速度级而言,时⁃频混合方法的计算结果略小于时域方法,但两种方法计算结果的相对误差小于3%。同时,所提出的高效波数采样方案能较好地预测不同频率荷载下的有效波数范围。除2 Hz以下低频振动外,高效波数采样方案与传统采样方案计算的观测点竖向振动速度1/3倍频曲线几乎吻合。就计算效率而言,高效波数采样方案计算时间为固定波数域采样方案计算时间的3/5。 展开更多

关键词 环境振动 地铁列车 时⁃频混合方法 波数采样方案 2.5d fem⁃PML

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2.5维有限元分析饱和地基列车运行引起的地面振动 被引量：46

7

作者 高广运 何俊锋 +1 位作者 杨成斌 赵元一 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期234-241,共8页

从饱和土的Biot波动方程出发,通过对时间的Fourier变换得出频域内的波动方程,再结合边界条件利用Galerkin法推导出频域内的u–p格式的有限元方程。把轨道视为饱和地基上的Euler梁,通过沿轨道方向的波数变换将三维空间问题降为平面应变... 从饱和土的Biot波动方程出发,通过对时间的Fourier变换得出频域内的波动方程,再结合边界条件利用Galerkin法推导出频域内的u–p格式的有限元方程。把轨道视为饱和地基上的Euler梁,通过沿轨道方向的波数变换将三维空间问题降为平面应变问题。将平面应变问题解答沿轨道方向进行波数扩展,最后通过快速Fourier逆变换求得三维时域–空间域内的地面振动响应。假设体波波阵面为半圆柱形式,推导出了适合饱和多孔介质2.5维有限元的黏弹性人工边界。验证了计算模型。结果表明:车速低时,弹性介质的竖向位移大于饱和介质;高速时,饱和介质竖向位移大于弹性介质。车速略微超过饱和土剪切波速时地面产生振动增大现象,随车速进一步增加位移幅值又逐渐减小,但随距离的增加衰减变慢,且得出了不同车速时孔隙水压力随深度的变化曲线。 展开更多

关键词 饱和土 FOURIER变换 2.5维有限元法 黏弹性人工边界 地面振动

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列车运行引起的CFG桩复合路基动力响应分析 被引量：11

8

作者 高广运 李绍毅 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第24期135-143,共9页

结合上部列车-轨道模型与下部有限元路基模型,建立了列车-轨道-路基整体动力分析模型,分析了CFG复合路基对地面振动的影响。列车采用多质点弹簧-阻尼器模拟,钢轨采用欧拉梁模拟并考虑了钢轨随机不平顺影响,列车-轨道体系采用振型分解法... 结合上部列车-轨道模型与下部有限元路基模型,建立了列车-轨道-路基整体动力分析模型,分析了CFG复合路基对地面振动的影响。列车采用多质点弹簧-阻尼器模拟,钢轨采用欧拉梁模拟并考虑了钢轨随机不平顺影响,列车-轨道体系采用振型分解法求解;铁路路基经有限元离散后采用2.5维有限元方法求解,采用粘滞阻尼吸波边界减小边界反射,CFG桩采用等代模量桩墙模拟。分析了CFG桩复合路基对地面振动衰减和振动频谱的影响。结果表明:CFG桩复合路基对地面振动的影响分为CFG桩体的影响和垫层影响;CFG桩体对路基中的高频振动有波导作用,可减小远离路堤的高频振动;复合路基垫层可降低中低频振动。CFG复合路基减小了路堤边缘的高频振动,提高了路堤边坡的动力稳定性。 展开更多

关键词 地面振动 CFG桩复合路基 频谱分析 2.5维有限元 波导作用

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双圆地铁运营动力响应及隔振研究 被引量：6

9

作者 丁智 林若涵 陈雷越 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2019年第11期85-91,共7页

研究目的:地铁列车运营引起的周围环境振动研究是近年来的热点课题,如何在贴近实际工程的情况下准确、快速地对地铁隧道及地基的振动变形作出计算预测是研究的关键所在。为研究双圆地铁运营时的动力响应问题及隔振沟的减振效果,本文基于... 研究目的:地铁列车运营引起的周围环境振动研究是近年来的热点课题,如何在贴近实际工程的情况下准确、快速地对地铁隧道及地基的振动变形作出计算预测是研究的关键所在。为研究双圆地铁运营时的动力响应问题及隔振沟的减振效果,本文基于2.5维有限元法首次建立双圆地铁列车-轨道-地基土分析模型,分析双圆地铁运行荷载下隧道埋设深度、列车行车速度等重要因素对地基及轨道振动的影响,以及空沟、填充沟及波阻板的隔振效果。研究结论:(1)列车运行速度越大、隧道埋深越浅,地表振动强度越大;(2)在隧道隔振措施方面,空沟前振动存在放大的现象,空沟的隔振作用体现在沟后;填充沟、波阻板整体隔振效果较好,增大填充沟深度、宽度以及波阻板厚度可有效提高减振效果;(3)双圆地铁运营时的动力响应及隔振沟减振研究成果可为今后地铁振动预测及隔振措施设计提供参考。 展开更多

关键词 2.5维有限元法 双圆地铁 动力响应 隔振沟 减振

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2.5维有限元分析高铁荷载下弹塑性地基动偏应力与沉降 被引量：3

10

作者 高广运 耿建龙 +2 位作者 毕俊伟 张继严 徐晨晓 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1054-1064,共11页

为分析高铁荷载引起的弹塑性地基动偏应力分布规律并据此开展沉降计算,建立了高铁荷载下弹塑性地基2.5维有限元计算模型,将高铁荷载分别简化为准静态列车荷载和考虑随机激振力的修正列车荷载,对比了2种荷载下弹塑性地基中动偏应力的分... 为分析高铁荷载引起的弹塑性地基动偏应力分布规律并据此开展沉降计算,建立了高铁荷载下弹塑性地基2.5维有限元计算模型,将高铁荷载分别简化为准静态列车荷载和考虑随机激振力的修正列车荷载,对比了2种荷载下弹塑性地基中动偏应力的分布规律,并利用循环荷载下软黏土累积塑性应变模型计算了均质弹塑性地基沉降。研究表明,弹塑性地基中动偏应力呈马鞍形分布,最大值出现在道床边缘附近土体中;车速小于土体瑞利波速时沿地基表面和轨道中心沿深度方向土体动偏应力的衰减曲线光滑,车速接近或大于土体瑞利波速时,在马赫效应的影响下动偏应力呈波动衰减;修正列车荷载下弹塑性地基中动偏应力分布更符合实际情况;高铁运营初期地基沉降较快,随时间增加沉降速率逐渐趋于稳定;计算高铁运行产生的地面沉降时,需同时考虑列车运行速度和随机激振力的影响。 展开更多

关键词 高铁 2.5维有限元 弹塑性地基 动偏应力 沉降

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2.5维有限元分析高铁荷载诱发非饱和土地面振动 被引量：6

11

作者 高广运 姚哨峰 +1 位作者 孙雨明 杨成斌 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期957-966,共10页

开发一种非饱和地基2.5维有限单元方法研究高速列车荷载引起的地面振动.对时间进行Fourier变换并沿轨道方向进行波数变换将三维空间问题降为二维平面问题,结合边界条件和Galerkin法推导控制方程2.5维有限元格式.轨道结构视为非饱和地基... 开发一种非饱和地基2.5维有限单元方法研究高速列车荷载引起的地面振动.对时间进行Fourier变换并沿轨道方向进行波数变换将三维空间问题降为二维平面问题,结合边界条件和Galerkin法推导控制方程2.5维有限元格式.轨道结构视为非饱和地基上的Euler梁,所得频域-波数域内解答通过快速Fourier逆变换得到三维时域-空间域内结果.分析了车速和路基液体饱和度对地面振动及超静孔隙水压力的影响.结果表明,路基从完全饱和转为近饱和状态轨道中心处地面振动位移幅值变化显著;非饱和路基地面振动位移随时间衰减更快.距轨道中心8m远处,同一速度下饱和路基路面振动持时大于非饱和路基;车速提高非饱和土振动持续时间变短,而饱和土地面振动持时变长.近轨道处200km·h^-1下地面振动位移幅值大于其他速度且均以相当速率快速衰减;地面振动加速度级在某些车速下的衰减会出现反弹增大现象,其位置与车速密切相关.轨道中心处超静孔隙水压力主要分布在地表下4.5m内,最大幅值出现在1.5~2.0m深,且随路基饱和度降低显著减小. 展开更多

关键词 高速铁路 非饱和土 2.5维有限元 地面振动 超静孔隙压力

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高速铁路CFG桩-土复合地基减振性能研究 被引量：1

12

作者 高广运 张继严 毕俊伟 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期2209-2219,共11页

为系统研究高铁运行引起的CFG桩-土复合地基环境振动特性及其自身减振性能,首先基于2.5维有限元计算理论,利用等代桩墙对CFG桩-土复合地基进行等效,建立轨道-路堤-CFG桩-土复合地基系统的2.5维有限元模型;其次,与高速铁路环境振动既有... 为系统研究高铁运行引起的CFG桩-土复合地基环境振动特性及其自身减振性能,首先基于2.5维有限元计算理论,利用等代桩墙对CFG桩-土复合地基进行等效,建立轨道-路堤-CFG桩-土复合地基系统的2.5维有限元模型;其次,与高速铁路环境振动既有实测研究成果进行对比,验证所建模型的正确性;最后,考虑高速列车的不同运行速度,以竖向振动加速度为评价指标,分析桩径、桩间距和桩体刚度对CFG桩-土复合地基减振性能的影响。研究结果表明:相较于无桩地基,CFG桩-土复合地基对高速列车运行引起的地面环境振动具有良好的减振效果,距轨道较远处减振效果优于轨道近处减振效果;距轨道较近处,CFG桩-土复合地基的减振效果由列车运行速度和共振条件共同主导;增大桩径d、增大桩体刚度或减小桩间距s均能提高CFG桩-土复合地基的减振效果。然而,当桩径d≥1/4s或桩间距s≤4d或桩土刚度比R_(PS)≥138.9时,继续改变CFG桩设计参数将难以进一步显著提高减振效果。CFG桩-土复合地基可提高地基的临界速度,当车速接近该临界速度时减振效果较差。 展开更多

关键词 高速铁路 2.5维有限元法 CFG桩-土复合地基 竖向振动加速度 减振性能

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双线地铁运营隔振沟屏障性能研究 被引量：17

13

作者 丁智 张霄 +2 位作者 吴敏慧 李丹薇 陈雷越 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2019年第1期9-15,共7页

为研究双线地铁运营时隔振沟的减振效果,基于2.5维有限元法建立双线地铁列车-轨道-地基土体耦合分析模型。模型克服现有研究将轨道结构简化为弹性地基欧拉梁的缺陷,引入实际钢轨动力学参数,实现双线地铁列车荷载下隔振沟对周围地基的隔... 为研究双线地铁运营时隔振沟的减振效果,基于2.5维有限元法建立双线地铁列车-轨道-地基土体耦合分析模型。模型克服现有研究将轨道结构简化为弹性地基欧拉梁的缺陷,引入实际钢轨动力学参数,实现双线地铁列车荷载下隔振沟对周围地基的隔振效果分析,比较空沟、填充沟两种不同隔振措施的减振特性,并对填充沟隔振影响因素进行系统的参数分析。研究结果表明:双线运营地铁荷载下,空沟隔振作用体现在沟后范围内,填充沟减振范围更广且效果更好,相比空沟更具工程实用性;填充沟在沟深较小时也能发挥良好的减振作用,增大沟深、沟宽均可有效提高减振效果。研究成果可为今后双线地铁隔振设计与施工提供有益参考。 展开更多

关键词 2.5维有限元法 双线地铁 隔振沟 减振

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高速列车荷载作用下饱和软土地基动力响应研究 被引量：11

14

作者 胡静 唐跃 +1 位作者 张家康 邓涛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期3169-3181,共13页

基于Biot多孔介质理论,建立了车辆-轨道-饱和地基耦合系统的2.5维有限元分析模型,研究了高速列车荷载作用下饱和软土地基动力响应的发展规律。研究结果表明:当列车速度小于系统临界速度时,列车荷载在饱和软土中引起的最大超静孔压值由... 基于Biot多孔介质理论,建立了车辆-轨道-饱和地基耦合系统的2.5维有限元分析模型,研究了高速列车荷载作用下饱和软土地基动力响应的发展规律。研究结果表明:当列车速度小于系统临界速度时,列车荷载在饱和软土中引起的最大超静孔压值由列车运行速度c和饱和土渗透系数k_(D)的比值c/k_(D)决定。对于本模型中的饱和软土,当c/k_(D)≤3×10^(4)时,饱和土中几乎不会产生超静孔压,此时饱和地基可以被当作弹性地基处理。饱和软土地基中的超静孔压随c/k_(D)单调增长,并且存在一个临界c/k_(D)值,对应超静孔压能够达到的最大值;超过临界c/k_(D)值后,超静孔压不再随c/k_(D)的变化而变化。饱和软土地基中,有效应力的响应强度和作用范围主要由列车速度和饱和土渗透系数共同控制;但位移响应与渗透系数无关,主要受列车速度控制。特别地,当列车速度达到或超过系统临界速度时,饱和软土地基中会出现显著的马赫效应。 展开更多

关键词 饱和软土地基 高速列车 2.5维有限元法 超静孔压 临界速度

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地铁轨道扣件和减振垫参数的减振性能最优匹配 被引量：12

15

作者 张皓迪 何远鹏 +2 位作者 王星欢 姜晓文 圣小珍 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期2382-2392,共11页

为探究工程中不同减振结构相互耦合作用下的减振效果,以深圳地铁一号线的某一区间段为例,运用2.5维有限元−边界元法与车辆−轨道耦合动力学,建立环境振动预测模型,计算得到隧道壁振动,并与现场测试结果进行对比验证。在此基础上,以目前... 为探究工程中不同减振结构相互耦合作用下的减振效果,以深圳地铁一号线的某一区间段为例,运用2.5维有限元−边界元法与车辆−轨道耦合动力学,建立环境振动预测模型,计算得到隧道壁振动,并与现场测试结果进行对比验证。在此基础上,以目前工程中最常用的2种减振措施(减振扣件和减振垫)为研究对象,探究轨道扣件刚度、损耗因子和减振垫隔振频率的最优匹配策略。研究结果表明:减振垫的隔振频率对环境振动的影响存在临界值,该临界值在30 Hz附近且与扣件阻尼有关;只有当隔振频率低于临界值时,减振垫才有减振效果,反之则会放大隧道壁振动;当选取较低隔振频率的减振垫时,应配合垂向刚度较大的扣件,能取得较好的减振效果;扣件损耗因子的增大会降低轮轨共振频率附近的振动级,从而降低隧道壁Z振级整体;为了指导工程设计,得到不同减振等级对应的扣件与减振垫的参数区域图。 展开更多

关键词 地铁 环境振动 2.5维有限元−边界元法 参数最优匹配 扣件与减振垫

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高铁路堑段地面环境振动特性现场实测与数值分析

16

作者 毕俊伟 张继严 +1 位作者 高广运 汪益敏 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期270-275,共6页

基于巴黎—布鲁塞尔高铁某路堑段地面环境振动现场实测,分析路堑段地面振动特性与传播衰减规律。基于2.5维有限元法基本原理,推导并建立高铁荷载下路堑段2.5维有限元动力计算模型,讨论了路堑设计参数对地面振动特性的影响。结果表明:近... 基于巴黎—布鲁塞尔高铁某路堑段地面环境振动现场实测,分析路堑段地面振动特性与传播衰减规律。基于2.5维有限元法基本原理,推导并建立高铁荷载下路堑段2.5维有限元动力计算模型,讨论了路堑设计参数对地面振动特性的影响。结果表明:近轨道处地面振动幅值主要受列车轴重影响,而距轨道较远处则由中间车相邻转向架轮对的叠加效应主导。路堑段地面环境振动随与轨道距离的增加而减小,中高频振动的衰减速率大于其他频段。地面振动1阶主频主要由列车荷载的基频f1主导。路堑段地面环境振动随与轨道距离的衰减过程大致可分为3个阶段,且在堑顶处有较明显的振动局部放大现象。同时,随路堑深度增加,地面振动逐渐减小,当超过某一限值后,继续增加路堑深度难以有效减小地面振动。此外,在确保稳定性的前提下,较陡的路堑边坡更有利于减小高铁运行引起的地面振动。 展开更多

关键词 高速铁路 地面环境振动 路堑 现场实测 2.5维有限元法

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基于2.5维有限元-完全匹配层技术的隧道振动建模研究

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作者 赵立财 《土木与环境工程学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第2期52-64,共13页

为解决隧道受周围区域复杂影响的三维隧道动力模拟问题,基于有限单元法,采用2.5D技术,应用完全匹配层(PML)处理由有限单元网格截断的边界,提出一种针对超长隧道结构动态性能模拟的高效、精确解法。结合2.5D技术、有限单元法(FEM)及完全... 为解决隧道受周围区域复杂影响的三维隧道动力模拟问题,基于有限单元法,采用2.5D技术,应用完全匹配层(PML)处理由有限单元网格截断的边界,提出一种针对超长隧道结构动态性能模拟的高效、精确解法。结合2.5D技术、有限单元法(FEM)及完全匹配层(PML)的方法并不常见,推导2.5D技术和有限单元法(FEM)结合法的方程,着重说明其与2.5D技术和完全匹配层(PML)结合法的兼容性。通过与常用数值模型(MEF-MEC)和半解析解(PIP)法的结果验证,证明了模型的准确性,并进行了参数研究,以评估隧道和土体性质对土体振动的影响。结果表明:提出的2.5D MEF-PML方法能够解决有限元法不能处理无限域的缺点,与常规PML法相比,精度更高,在隧道动力分析时,能准确考虑隧道周围区域因素的影响。 展开更多

关键词 2.5d技术 有限元—完全匹配层法 波传播 隧道—土体相互作用

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