《地下列車運行引起的環境振動預測模型研究》是依託北京交通大學，由劉衛豐擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：地下列車運行引起的環境振動預測模型研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉衛豐
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
城市地下列車運行引起的振動傳入地層及建築物中，除影響沿線居民的正常生活外，還可能引起建築物的損傷，干擾精密儀器的正常使用，因此如何準確高效地預測地下列車的環境振動，是一個長期未得到有效解決且非常重要的課題。本項目提出一個新的預測模型，並結合實驗室試驗和現場測試，以解決預測的準確性和計算效率問題。此模型根據移動荷載作用下求解域內任一點的動力回響解，把地下列車運行引起的振動問題歸結到計算頻率－波數域內的傳遞函式和頻域內移動軸荷載的問題上，傳遞函式採用三維周期性有限元－無限元耦合模型來計算，移動軸荷載考慮為基於解析的車軌耦合模型中的輪軌接觸力。此模型利用軌枕沿隧道軸向的周期性分布，採用Floquet變換把無限長求解域變換到一個基本元內，只需計算基本元的回響，然後由逆變換得到整個求解域的回響，避免了無限長結構的大計算量問題以及傳統有限元模型邊界截斷所產生的計算誤差，提高計算效率和準確性。
結題摘要
城市地下列車運行引起的振動傳入地層及鄰近建築物中，除影響沿線居民的正常生活外，還可能引起建築物的損傷，干擾精密儀器的正常使用，針對這些問題，需要在一條新線建設之初就對其日後運營期間的環境振動影響做出預測，只有準確預測才能更有針對性地採取對策，最大程度上減少列車運行引起的環境振動影響，而如何準確高效地預測地下列車的環境振動，是一個長期未得到有效解決的課題。針對這個問題，本項目提出了一個新的預測模型，並結合實驗室試驗和現場測試，以解決預測的準確性和計算效率問題。此模型根據移動荷載作用下求解域內任一點的動力回響解，把地下列車運行引起的振動問題歸結到計算頻率－波數域內的傳遞函式和頻域內移動軸荷載的問題上，傳遞函式採用三維周期性有限元－無限元耦合模型來計算，而移動軸荷載考慮為基於解析的車軌耦合模型中的輪軌接觸力。此模型利用軌枕沿隧道軸向的周期性分布，採用Floquet變換把無限長求解域變換到一個“基本元”內，只需計算“基本元”的回響，然後由逆變換得到整個求解域的回響，避免了無限長結構的大計算量問題以及傳統有限元模型邊界截斷所產生的計算誤差。本項目完成了三維周期性有限元-無限元耦合模型和基於解析的車輛-軌道耦合模型的理論推導和編程工作，並在北京交通大學軌道減振與控制實驗室和北京捷運運營線路上進行了大量的現場振動實驗和測試，驗證了所提出預測模型的有效性和適用性問題。結果表明，此模型相對於傳統的預測模型，大大提高了計算效率和準確性，可用於預測城市地下列車運行引起的環境振動，也可用於減振措施效果的分析和最佳化。
