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高速铁路地下线引起的环境振动及周期排桩隔振措施研究
| 论文题名： | 高速铁路地下线引起的环境振动及周期排桩隔振措施研究 |
| 关键词： | 高速铁路;地下线;环境振动;周期排桩隔振措施 |
| 摘要： | 近些年来，随着城市规模的扩大以及高速铁路的快速发展，为便于人们的出行，车站需要设置在城市中心位置。为了避免割裂城市内部的整体空间，市区内的铁路线往往需要布置在地下。这些高铁地下线通常会穿过一些人口密集区域或医院、精密实验室等对环境振动要求较高的区域，而列车运行引起的振动不可避免地会对周围环境产生影响。因此，研究高铁地下线的振动特性并针对性地设计相应的减隔振措施有着积极的工程意义。对于高速铁路，出于安全性和平顺性考虑，通常不会像地铁那样广泛采用轨道减振措施，所以研究其路径隔振措施是减隔振的重要方向。由于地下高铁埋深等原因，路径隔振中的周期排桩隔振措施在工程的实际应用上具有经济性和可行性。 基于上述背景，本文通过理论推导、现场测试和数值计算等方法对高铁地下线的振动特性及其周期排桩隔振措施进行研究，主要研究工作及成果包括： （1）对波有限元法理论进行推导，建立了基于波有限元法的隧道-地层-排桩计算模型，在频域内输入列车荷载计算出模型的振动响应，验证了波有限元法在计算周期排桩隔振的适用性。 （2）利用现场测试和数值计算的方法研究了高铁地下线的振动特性，建立隧道-地层模型研究了不同车速条件下，振源和地表不同位置振动的时域和频域特性，研究了不同地层条件下振动的传播规律。研究发现，随车速的增大，振动响应基本呈线性增大，且振动主要频段向高频移动；土体剪切波速和动弹模越大时，地表不同位置处低频响应降低，随地表距离的增加，高频衰减越快。这些研究为后续的高铁地下线周期排桩设计提供依据。 （3）计算了理想周期排桩的带隙效果，探讨了影响带隙分布的因素，并利用局域共振型周期结构设计了较为低频的结构带隙，将这种排桩隔振形式应用于高铁隔振中。利用隧道-地层-排桩模型验证了实际周期排桩的隔振效果，并研究了排桩距隧道中心点距离对隔振效果的影响。研究发现，软体层包裹硬质材料的局域共振型周期结构更容易产生低频带隙，在设计的20~27Hz带隙范围内有着较好的隔振效果，排桩距隧道距离对排桩隔振效果影响较大。 |
| 作者： | 张志峰 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 马蒙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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