地铁列车引发地面及建筑物振动规律研究

摘要

近年来，随着我国经济的快速发展和城市化进程的不断加快，城市地面交通日渐趋于饱和，地铁作为一种利用地下空间的交通方式在缓解交通压力和方便人们日常出行方面起到越来越重要的作用。但在各城市大力发展地铁的同时，由于地铁运行所产生的振动问题也日趋凸显，目前已成为世界七大公害之一，因此十分有必要研究地铁运行引起的地面及建筑物振动问题。本文以典型框架结构为研究对象，采用ANSYS有限元软件建立隧道-土体-建筑物的有限元模型，对地铁列车引起的地面及建筑物振动问题进行研究。主要研究内容如下：
　　（1）介绍了有限单元法的基本概念并探讨了建立有限元模型的相关参数选取方法，包括列车荷载的确定、土体动参数的计算、模型尺寸、网格尺寸和人工边界。
　　（2）建立二维和三维的隧道-土体-建筑物有限元模型，采用激励函数模拟列车荷载，利用完全瞬态分析法分析了不同列车速度和不同隧道埋深下地面和建筑物的振动响应，总结归纳出振动在地面和建筑物中的传播规律，得到了在列车运行引起环境振动的显著影响因素。
　　（3）对比二维与三维模型的计算结果，通过对比分析得出二维与三维模型在地铁引起环境振动问题数值模拟的异同，为今后同类问题的研究提供参考。
　　分析结果表明，地铁引起的地面竖向振动随着与地铁中心线的距离增大而减小，但会出现振动放大区，振动会随着列车速度的减小而减小，建筑物会表现出整体振动的趋势；地铁埋深能显著影响地表面的振动强度；二维模型模拟得出的计算结果比三维模型大的多，但总体衰减趋势与三维模型一致。

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第一章 绪论

1.1 论文研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 有限元基本理论及土体中的波动方程

2.1 有限单元法相关理论

2.2 土体中的波动方程

2.3 本章小结

第三章 地铁振动相关参数及其二维有限元模拟

3.1 地铁振动相关参数研究

3.2 二维有限元模型分析

3.3 本章小结

第四章 地铁引起环境振动的三维有限元模拟

4.1 三维有限元模型分析

4.2 二维模型与三维模型振动计算的对比

4.3 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢