《列車-高架橋-飽和土地基三維耦合振動研究》是依託浙江大學，由曹志剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：列車-高架橋-飽和土地基三維耦合振動研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：曹志剛
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
交通荷載引起的環境振動被列為國際七大環境公害之一。正確認識交通荷載下地基的振動機理以及傳播衰減規律，是有效控制地基振動的關鍵。本項目基於Biot理論開發u-w格式三維8結點飽和土體單元，並結合飽和土地基多次透射人工邊界實現移動荷載下飽和土地基動力回響的三維有限元模擬；研究移動荷載下飽和土地基中水土兩相耦合作用對飽和土地基振動特性的影響。在此基礎上，結合車橋耦合單元、梁單元及實體單元首次建立車體-高架橋-飽和土地基三維有限元分析模型，獲得實際列車荷載作用下高架橋與飽和土地基的振動回響，並通過現場實測對研究模型的進行驗證；揭示列車-高架橋結構-飽和土地基系統的耦合振動機理，預測高架橋鐵路引起的地基振動大小及傳播距離。研究成果能豐富飽和土地基動力回響研究手段，對土動力學的發展具有重要理論意義，同時為解決高速列車引起的環境振動問題提供理論指導與技術支持，具有重要工程套用價值與顯著的社會效益。
結題摘要
高速列車引起的周邊環境振動污染被列為國際七大環境公害之一。近十年來，國家投資數萬億用於高速鐵路建設，我國高速鐵路建設舉得了舉世矚目的成就。然而我國高鐵快速發展導致沿線振動污染問題日益嚴重，目前我國在環境振動控制方面缺乏相應的控制標準以及基礎技術積累，這些問題都有待進一步深入研究與解決。建立合適的高架鐵路振動預測模型為準確預測列車引起地基振動的關鍵。本項目採用飽和多孔介質模型來模擬地基，開發了基於Biot理論的飽和土體單元，並提出了適用於移動荷載的飽和土地基多次透射人工邊界，使得人工邊界條件滿足穩定性且透射效率最高條件，進而實現移動荷載下飽和土地基動力回響的有限元準確高效模擬。克服了現有解析法和二維有限元方法在涉及複雜情況時的不足。軌道系統模擬為雙層梁系統，求解了不同移動速度點荷載作用下的軌枕動反力頻譜，進而採用模態疊加法和Newmark隱式積分法計算軌道結構動力回響。群樁基礎與飽和土成層半空間的動力回響問題通過容積法進行求解，以獲得群樁基礎在飽和土地基中阻抗函式。上部軌道結構與群樁基礎通過箱梁橡膠支座處豎向力平衡和豎向位移連續實現耦合，進而建立列體-高架橋-飽和土地基三維有限元單元分析模型，現場實測表明該模型能較為準確的預測高架鐵路引起的地基振動回響，並揭示了高速列車-高架橋結構-飽和土地基系統的耦合振動機理與振動傳播規律。此外，本項目建立了列車減隔振理論分析模型，評估了隔振溝、枕木膠墊等振動控制措施的振動控制效果,研究揭示減隔措施對列車引起的高頻振動具有顯著效果。本項目系統研究了高架鐵路引起飽和土地基振動機理與傳播規律，並評估了減隔振措施的減振效果，研究成果為解決高架鐵路引起的環境污染問題提供理論指導與技術支持，具備良好的工程套用前景與社會效益。本項目研究已發表論文7篇，其中第一或通訊作者SCI論文5篇；參加國際學術會議2次，做大會主題報告1次。
