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新型轻质高强度混凝土地铁减振道床试验研究
| 论文题名： | 新型轻质高强度混凝土地铁减振道床试验研究 |
| 关键词： | 轻质混凝土;地下铁路;减振道;耐久性;阻尼比;有限元模型;能量传播 |
| 摘要： | 城镇化快速发展导致人口密度不断加大，城市拥堵、雾霾成为城市发展的顽疾，解决这一问题最有效的方法是发展城市轨道交通。地铁建设成为很多大中城市的必然选择，然而在地铁运营过程中，轮轨间的振动能量的传播对地铁运营安全和周边环境振动影响带来新的问题。目前在地铁轨道中采用的减振措施价格普遍比较昂贵，效果参差不齐。因而寻求一种减振效果好、性价比高的减振措施成为当前及未来地铁减振研究的方向。本文在查阅大量文献资料和相关研究的基础上，找到了一种既能满足地铁运营安全需要，又能有效减振的新型轻质道床材料。具体研究包括: (1)通过大量的强度试验研制出了满足道床抗压强度要求的新型轻质混凝土。试验过程中分析了轻质颗粒掺量、硅粉、纤维、水泥标号、水灰比、减水剂含量等对于试块抗压强度的影响，通过添加外加剂保证了轻质混凝土的和易性以及轻质材料在试块中的均匀分布;在轻质混凝土的研制过程中，研究了使用膨胀聚苯乙烯部分替代混凝土或者部分替代石子两种方法导致的试块抗压强度差别;研究总结出轻质混凝土的制作工艺，研究得到了轻质混凝土与膨胀聚苯乙烯体积比之间的关系式，并研究了轻质混凝土的破坏形式，指导工程应用。 (2)通过循环加载试验分析了不同膨胀聚苯乙烯含量的轻质混凝土在不同循环振动荷载幅值(40kN、50kN和60kN)、50000次和100000次动力循环作用下（循环荷载波形为正弦加载），轻质混凝土滞回圈形态与膨胀聚苯乙烯含量、循环荷载的幅值、循环荷载次数之间的关系;研究了轻质混凝土阻尼比与膨胀聚苯乙烯含量之间的关系;分析了不同膨胀聚苯乙烯含量对于轻质混凝土耐久性的影响，揭示了长期循环荷载作用之后抗压强度的变化规律。 (3)建立车辆振动系统和轨道振动系统，将两者进行非线性耦合构成系统振动模型。通过该模型分析列车运营过程中车辆系统和轨道系统的振动响应，以及轨道各个部件所经受的振动荷载大小，解决了有限元计算中的振源问题。基于人体对不同频率振动的敏感程度指标，引入振级评价标准，量化分析轨道中钢轨下垫层刚度和阻尼以及轨枕下垫层刚度和阻尼对于钢轨和轨枕振动响应的影响。 (4)建立了三维有限元模型，研究了网格单元大小、阻尼施加、时间步长的选取等因素对有限元模型计算精度的影响，研究选取合理的人工边界条件提高了计算效率;研究了不同膨胀聚苯乙烯含量对于道床固有模态频率的影响。并通过在两个敏感分析点处振动能量的提取，得出不同膨胀聚苯乙烯含量的轻质混凝土道床对振动能量传播的衰减特征。 |
| 作者： | 石文博 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 缪林昌 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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