列车运行对附近建筑结构振动影响研究

摘要

近几年我国交通系统得到快速发展,尤其是现在比较常用的轨道交通系统。各大城市为了满足快速增长的交通需求,大量修建了轻轨、地下铁路等快速交通工具,从而很大程度上缓解了交通压力。由于城市建筑日趋密集,有的轨道交通路线直接在建筑下方或距离建筑仅几米的地方通过,这样就不可避免地对附近建筑结构和人们居住生活带来影响,而这种影响也引起了社会的广泛关注。
　　 本文首先建立钢轨、扣件、枕木、道碴来模拟轨道系统,该模型分析了钢轨扣件的阻尼、刚度对轨道动力响应的影响,随着轨道扣件阻尼的增大,钢轨竖向最大位移逐渐减弱,而钢轨竖向最大位移随着扣件刚度的增大先增大后减小；其次得到移动简谐荷载和轨道荷载分别作用在各向同性饱和土体,横观各向同性饱和土体以及下卧刚性层横观各向同性饱和土体上时,土体动力方程的Fourier变换解析解。并利用Matlab数学软件自编程序得到Fourier变换解的数值形式,分析了荷载移动速度和荷载振动频率对饱和土体表面位移的影响；以及饱和土体竖向位移随土体深度变化规律；孔隙水压随饱和土体深度变化规律。随后在土体表面加上轨道系统,轨道系统上移动的列车模拟为移动的单位集中简谐荷载,在不同的荷载移动速度和频率下,对饱和土体表面产生的位移的影响因素进行分析,得到对工程有意义的结论。结合以上研究内容,建立了桩-土-上部结构相互作用数学模型。模型把桩土间的相互作用模拟为弹簧阻尼器,把上部结构模拟为质量串模型,并通过Fourier变换推导出桩一土一上部结构模型的动力响应和上部结构直接固定在地面上时上部结构动力响应表达式,得到轨道荷载作用下上部结构的动力响应数值结果；分析了不同距离、不同车体荷载、考虑桩一土共同作用和不考虑桩一土共同作用下上部结构动力响应；比较了有桩土共同作用下结构的动力响应和无桩土共同作用下结构动力响应,给出了轨道交通周围建筑结构设计一些有用的建议。