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高速铁路无砟轨道-地基土振动及马赫锥现象的理论研究
| 论文题名： | 高速铁路无砟轨道-地基土振动及马赫锥现象的理论研究 |
| 关键词： | 高速铁路;无砟轨道;地基土;振动响应;马赫锥现象 |
| 摘要： | 随着我国高速铁路运行速度的不断提高，高铁列车引起的环境振动问题越来越明显，尤其是当地基土为软土地基时地表位移响应会出现马赫锥现象，使得土体振动明显增大。所以在高铁规划和建设中如何准确模拟列车荷载引起的轨道和地基土振动成为问题的关键。 本文根据高速铁路无砟轨道—地基土结构体系的特点，应用2.5维边界元—有限元(BEM-FEM)方法建立了轨道板与地基土动力相互作用模型，通过薄层法推导了边界单元系数矩阵，完成BEM-FEM耦合理论并得到轨道板—地基土结构系统方程。对推导的理论进行程序的实现，分别计算得到了准静态列车轮轴荷载及考虑轨道不平顺条件下移动轮轴荷载引起的无砟轨道及地基土的振动响应，并重点分析了车速较高时在轨道—地基土系统中引发的马赫锥现象。 本文将列车轮轴荷载分别简化为移动荷载和移动荷载列进行理论推导，得到轨道板与地基土的振动特性。当荷载移动速度较低时，轨道与地基土位移响应有明显对称性，影响范围较小;当荷载速度较高时，振动响应以波动形式向远处衰减，影响范围增大，且在地表位移云图中出现明显的马赫线。荷载列作用时，速度较低的情况下位移响应具有明显周期性，而速度较高时位移响应受马赫锥现象影响，不再具有周期性，且振动主要集中在荷载列经过拾振点位置之后。在考虑轨道不平顺引起的单频简谐荷载时，不同荷载移动速度下振动响应均以波动形式衰减，但荷载速度较高时衰减曲线波动较大。 对于不同的荷载类型，当荷载速度超过地基土剪切波速时，振动在地基土中以波动形式传播，传播速度滞后于荷载移动速度，进而导致振动响应主要集中在移动荷载后方，产生明显的马赫锥现象。 |
| 作者： | 罗逍宇 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 曹艳梅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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