高速铁路高架线路环境振动影响与分析

摘要

本文简略地介绍了高速铁路高架线路引起环境振动的原因、特点,在总结和吸取前人研究成果的基础上,介绍了国内外对这一研究课题的发展状况、研究方法、现阶段所取得的成果。
　　 利用数值模拟方法对高速列车通过高架桥引起的环境振动进行了分析。建立系统的有限元模型时,将其分为列车-桥梁-桥墩和基础-土体两个子模型,两个子模型通过墩底反力连接。通过列车-桥梁-桥墩子模型计算得到墩底反力,将其作为外部荷载施加在基础-土体子模型上,经有限元软件计算便可求得周围土体振动特性。
　　 在列车-桥梁-桥墩子模型中,列车用移动荷载列模拟;梁体和桥墩采用三维弹性梁单元Beam4模拟,两者竖向通过支座联系;支座采用Combin14弹簧阻尼器单元模拟。模型建立后,通过软件计算得到了模型墩底反力和中跨跨中位移时程曲线。
　　 在桩基-土体子模型中,桩基础和周围土体采用Solid45实体单元模拟,耦合两者接触面上重合节点的所有自由度;模型底部采用固定边界,侧面采用Combin14单元模拟三维粘弹性人工边界。将列车-桥梁-桥墩子模型中求得的墩底反力作为外荷载施加到桩基-土体子模型上,求解可得土体的振动响应。
　　 通过对计算结果分析发现,地面各点的振动主频多集中在低频区域;随着距桥墩距离的增大,地面各点的振动响应随之减弱;随着列车速度的增大,地面各点的振动响应也随着增强;随着阻尼比的增大,地面各点的振动响应随着减弱;不同土体分层对振动在土体表面和深度方向的传播都有较大影响。