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钢弹簧浮置板轨道结构减振性能和地铁振动传播规律的研究
| 论文题名： | 钢弹簧浮置板轨道结构减振性能和地铁振动传播规律的研究 |
| 关键词： | 城市地铁;轨道结构;钢弹簧浮置板;减振性能;振动传播规律 |
| 摘要： | 地铁作为一种绿色节能的城市交通工具,正在国内及世界各大城市如火如荼的发展。与此同时,随着人们对生活环境要求的日益提高,地铁运行所引起的振动问题也越来越受关注。 本论文在综述了地铁列车振动荷载、振动传播规律和减振措施等的研究现状后,以青岛地铁一期工程(3号线)项目工程为基础,运用ANSYS、MATLAB等计算软件,通过理论分析、数值计算等方法,对钢弹簧浮置板轨道结构下车辆-轨道系统的振动特性、钢弹簧浮置板轨道结构的轮轨接触力和地基作用力、列车运行产生的振动及其传播规律等进行了系统全面的研究分析,其主要研究内容包括: (1)建立了系统的动力学方程,对地铁运行诱发的振动进行了理论分析。同时,根据分析动力学原理,建立了列车-轨道结构耦合系统模型,对系统进行了模态分析和谐响应分析,得到了系统的固有频率和振型。根据振动理论得到了地基反力和力传递率幅频特性曲线,结果显示:当激励频率较低时,传至基础的反力及力传递率较大。 (2)以Sperling指标为依据,对乘车舒适度进行了评价分析,进一步研究了不同钢弹簧刚度和阻尼情况下,乘车舒适度和地基反力的变化规律。计算结果表明:钢弹簧刚度越大,乘车舒适性越好,传至地基的反力越大;钢弹簧阻尼越大,乘车舒适性越好,传至地基的反力也越小。 (3)采用美国6级线路轨道垂向不平顺功率谱,根据频域功率谱求解出频谱的幅值及随机相位,再利用傅里叶逆变换方法求得轨道不平顺的时域模拟样本,采用改进的Newmark方法,运用Matlab编写计算程序,求得钢弹簧浮置板轨道结构下的轮轨接触力和地基作用力。 (4)以青岛地铁一期工程(3号线)地质条件为基础,建立二维有限元模型,着重研究了钢弹簧浮置板道床结构下列车运行产生的振动及其传播规律,并分析了钢弹簧浮置板轨道结构的减振性能。结果表明:地表水平振动速度和隧道正上方振动加速度均呈周期性变化,地层弹性模量越小,地表水平振动速度和竖向振动加速度越大。钢弹簧浮置板道床结构条件下的水平振动速度约为整体道床结构条件下的三分之一。钢弹簧浮置板道床的减振量大约为9dB。 (5)考虑了各因素对环境振动的影响后,对距隧道中心L处某点的竖向振动Z振级进行了预测,预测值与计算值较为接近,在误差允许范围内。 |
| 作者： | 孙晓静 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 张敦福 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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