移动荷载作用下场地土的响应和屏障隔振研究

摘要

随着我国现代工业的不断发展，生产、交通、建设等活动引起的振动给人们的正常生活和工作带来的问题也日益突出，所以研究隔振措施就具有十分重要的意义。屏障隔振是在振源与被保护物体之间设置一道垂直于地表的隔离带，振动波在传播过程中遇到屏障时，由于两种介质波阻抗的不同，振动波会出现反射和折射的现象，从而形成一个地面振动降低的屏蔽区，减小了振动波的能量输入，达到保护构筑物的目的。这类措施隔振效果好，适用范围广，在实际中已经得到了广泛的运用。
　　本文针对移动荷载引起的环境振动问题，开展了屏障隔振措施及对隔振效果的影响因素的系列研究。在对国内外文献调研的基础上，提出了本文的研究内容。首先，分析了地基土中的振动波特性，建立起移动荷载-地基土数值计算模型，研究了振动波的传播和衰减特性；然后，分析了屏障隔振方法，模拟了隔振沟、板桩-空沟组合波障和WIB（Wave Inpedance Block，波阻块）三种屏障的隔振，并分析了隔振沟的深度、位置和宽度对隔振沟、板桩-空沟组合波障隔振效果的影响，板桩材料对板桩-空沟组合波障的隔振效果的影响，以及 WIB的埋深、厚度和宽度对WIB隔振效果的影响。总结每一种屏障所适合选用的参数，为屏障隔振应用于移动荷载引起的环境振动问题的工程应用提供参考。
　　主要结果有：（1）列车移动荷载产生的环境振动，对于频率大于40Hz的振动，隔振沟能降低振动能量幅度80％以上，具有良好的隔振效果；但对于低频的振动，几乎没有什么隔振效果。深度是影响隔振沟隔振效果的首要因素，深度越大隔振效果也越好；位置次之，其在近场中的隔振效果要优于远场；宽度的影响最弱。（2）板桩-空沟组合波障对空沟单独隔振的隔振效果有小幅度的提高，但依然没能改变对低频振动隔振效果不佳的缺陷；板桩的材料对其隔振效果的影响较为明显，在三种不同材料板桩中，金属泡沫板桩的隔振效果最优。（3） WIB对20Hz左右的振动的隔振效果要优于隔振沟和板桩-空沟组合的隔振效果，且 WIB的埋深、厚度以及宽度对其隔振效果都有一定的影响。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容

2 三维有限元模型的建立和振动评价指标

2.1 列车激励的模拟

2.2 有限元模型的建立

2.3 振动评价指标

2.4 小结

3 场地无隔振的响应和屏障的隔振原因

3.1 振动位移响应

3.2 振动加速度响应

3.3 数值模拟的验证

3.4 屏障的隔振原因

3.5 小结

4 隔振沟及板桩组合隔振效果分析

4.1 隔振沟的隔振效果研究

4.2 隔振沟-板桩组合隔振效果分析

4.3 小结

5 WIB的隔振效果分析

5.1 WIB埋深对隔振效果的影响

5.2 WIB厚度对隔振效果的影响

5.3 WIB宽度对隔振效果的影响

5.4 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位论文期间发表的学术论文及研究成果