宝兰客专路堤段环境振动响应与传播特性研究

摘要

随着高速铁路的快速发展，在其运营的过程中产生的环境振动问题不但对沿线居民的生活带来了干扰，也会对结构物产生疲劳破坏。宝兰客运专线是连通我国东、西部的一条重要高速铁路，使我国西北地区全面被纳入国家“四纵四横”高速铁路路网布局中。宝兰客专也是我国黄土地区最为典型的高速铁路之一，因此研究宝兰客专环境振动问题对于高速铁路环境振动的研究具有重要的意义。本文主要通过对宝兰客专路堤段环境振动进行现场测试和数值模拟研究了高速铁路环境振动的动力响应及传播特性。主要研究结论研究如下:
　　(1)通过对宝兰客专DK933+110处路堤一侧环境振动的实测，发现环境振动强度随距线路中心线距离增加呈衰减趋势，且振动强度主要分为三个阶段衰减;高速列车通过时环境振动强度大小与行车速度、车辆轴重等因素有关。
　　(2)对宝兰客专环境振动现场实测结果进行频谱分析，结果显示高速列车振动频率分布规律相似，距轨道中心线较近处主要是高频起作用，距轨道中心线较远处主要是低频起作用。
　　(3) ANSYS数值模拟的环境振动响应分析结果显示:加速度衰减规律与现场试验结果基本相同;路堤的高度对环境振动起一定的减缓作用;列车运行速度越大，环境振动的振动强度越大;地基土含水率越大，环境振动的强度越大，但含水率增加到15％以后，环境振动强度不再增大。
　　(4)高速铁路路堤段环境振动强度在随距离衰减的过程中会出现振动反弹现象，现场测试振动反弹出现在36m处，数值模拟出现在15m左右，两者都有振动反弹出现，但反弹位置不同。数值模拟对振动反弹现象进行分析，结果显示:路堤高度越大，振动反弹的位置越远;高速列车的运行速度对其位置影响不是很大。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 研究的背景和研究的意义

1．3 国内外研究的现状

1．3．1 国内的研究现状

1．3．2 国外的研究现状

1．4 本论文研究的主要内容

2 高速铁路环境振动问题概述

2．1 黄土的基本性质和力学特性

2．2 高速铁路环境振动的传播规律

2．2．1 振动波的传播特性

2．2．2 振动波的衰减规律

2．2．3 振动的反弹增大现象

2．2．4 振动衰减的预测方法

2．3 高速铁路环境振动的评价和控制标准

2．3．1 环境振动对人体的影响

2．3．2 环境振动的评价指标

2．3．3 环境振动的控制标准

2．4 本章小结

3 宝兰客专路堤段环境振动响应的测试实验

3．1 环境振动测试的地点

3．2 测试仪器

3．3 测点布置及车辆参数

3．4 现场测试结果及分析

3．4．1 各列车通过测点时地面振动的加速度时程响应

3．4．2 各列车通过测点时环境振动频谱响应分析

3．4．3 Z振级分析

3．5 本章小结

4 高速列车引起环境振动数值模型

4．1．1 车辆系统动力学模型

4．1．2 轨道系统动力学模型

4．1．3 车辆-轨道垂向接触模型

4．1．4 轨道随机不平顺

4．2 ANSYS有限元模型

4．3 高速铁路列车荷载的获取

4．3．1 网格大小的确定

4．3．2 数值模型的边界条件

4．3．3 积分时间步长的确定

4．4 本章小结

5 高速铁路路堤地段环境振动分析

5．1 路堤段环境振动特性数值模拟

5．2 路堤高度对环境振动的影响

5．3 行车速度对环境振动的影响

5．4 黄土地基含水率对环境振动的影响

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果