地铁振动实测及结构与桩土响应规律研究

摘要

随着城市化进程的加快以及城市交通网密度的不断增加，交通系统带来的环境振动和噪声问题日益显现。在城市交通系统问题层出不穷的同时，地铁交通系统可以输送大量的客流，同时具备准时、快速、高效、卫生的特点，但是地铁交通带来的振动副作用问题也越演越烈，严重影响人们的日常生活与工作。我国地铁交通系统的发展呈现出“先有建筑，后有地铁”的趋势。城市内部高楼林立，立体交通纵横交错，地铁运行时间每天从上午6点开始直到晚上11点左右停止，有的甚至更长时间，产生的振动和噪声对环境影响持续时间长达17小时以上。地铁列车引起的环境振动问题愈发地引起了民众的关注，其振动传播规律研究也成为现今研究的热点。基于上述原因，本文将从如下角度开展研究工作:
　　第一章、概述了地铁振动的研究意义并归纳总结了现今国内外地铁振动在现场实测、有限元模拟、考虑土结动力相互作用的研究概况，基于以上研究提出有待进一步分析的问题及本文的研究方向。
　　第二章、对广州地铁一号线地面振动——坑口至花地湾路段，进行地表振动实测。测线分为两条，分别测量不同距离处振动的时程;从时域、频域以及1/3倍频分频角度分析振动的传播规律及是否对人们生活与工作造成影响。
　　第三章、根据实际工程图纸，利用有限元软件MIDAS/GEN建立建筑的三维有限元模型，以实测数据为激励输入，分析振动在各层楼板、梁柱中的传播规律，在构件层次上分析振动是否超限以及提出如何在构件层次上做好减隔震的建议。
　　第四章、通过对实际工程数据的收集，建立道床-土层-桩基-上部建筑的MIDAS/GTS/NX三维有限元模型，选用合理的已有研究地铁振动振源模型和参数获得与本文相似的振源输入，分析有无桩基础、有桩基在协调接触、非线性接触作用下建筑物的振动响应规律及其对比分析，为后续研究者建立动力土结相互作用模型研究地铁振动传播规律提供参考。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究概况

1．2．1 地铁振动现场实测及动力响应研究

1．2．2 地铁振动数值模拟方法的研究现状

1．2．3 动力作用下土与结构相互作用的研究现状

1．3 当前研究存在的问题与本文主要研究内容

1．4 本文创新点

第二章 地铁环境振动实测分析

2．1 振动测试项目简介

2．2 地铁振动实测方案

2．2．1 现场环境介绍与测点布置

2．2．2 振动测试仪器

2．2．3 振动测试步骤

2．3 地铁振动实测评价量

2．4 地铁振动实测结果分析

2．4．1 地铁振动数据的预处理理论

2．4．2 地铁振动加速度时程与频谱分析

2．4．3 地铁竖向振动传播规律与频率成分分析

2．5 本章小结

第三章 地铁振动下上部建筑振动响应规律的模拟研究

3．1 基本计算理论与参数

3．1．1 有限元计算方法的确定

3．1．2 阻尼系数的确定

3．1．3 积分步长的确定

3．1．4 模型单元尺寸的划分

3．1．5 振动激励输入方法的确定

3．2 工程概况介绍

3．3 结果分析

3．3．1 加速度级结果分析

3．3．2 频谱成分结果分析

3．4 本章小结

第四章 考虑桩基-土体不同接触条件的建筑系统在地铁振动下响应规律研究

4．1 地铁振动荷载的模拟

4．2 道床-土层-建筑物系统有限元模型的建立

4．2．1 土体尺寸的确定

4．2．2 土体单元的选用、网格尺寸划分、时间步长的设定、阻尼系数的确定

4．2．3 土体边界的选用

4．2．4 桩基-土体间接触面的模拟

4．3 道床-土层-桩基-上部建筑模型的建立

4．4 结果分析

4．4．1 不同接触条件下地表土体的振动响应分析

4．4．2 不同接触条件下建筑物振动响应分析

4．4．3 不同接触状态下桩基的振动响应分析

4．5 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢