《高速列車荷載下飽和土地基三維動力回響分析研究》是依託浙江大學，由蔡袁強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高速列車荷載下飽和土地基三維動力回響分析研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：蔡袁強
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高速列車引起的環境振動污染問題日益顯著。選擇合適的地基理論模型是準確預測列車引起地基振動的關鍵。飽和土體模型因能考慮列車荷載下地基中的水土耦合作用而被廣泛採用。本項目擬開發基於Biot理論的飽和土體單元，並在地基模型邊界處運用多次透射人工邊界實現高速列車荷載下飽和土地基的三維有限元模擬，以克服現有解析法和二維有限元方法在涉及複雜情況時的不足，為進一步研究飽和土地基動力回響問題提供有效方法。在此基礎上，結合車橋耦合單元、梁單元、實體單元、彈簧-粘壺單元和集中質量單元建立車體-高架橋-飽和土地基三維有限元分析模型，並通過現場實測驗證分析模型的正確性。揭示高速列車-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與傳播距離。本項目的實施能為高速列車引起的環境振動研究提供新的手段，為解決高速列車引起的環境污染提供理論指導與技術支持，具有重要工程套用價值與顯著社會效益。
結題摘要
高速列車引起的環境振動污染問題日益顯著。本項目基於Biot理論的飽和土體單元，並在地基模型邊界處運用多次透射人工邊界實現高速列車荷載下飽和土地基的三維有限元模擬，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。本項目利用建立的車體-高架橋-飽和土地基三維有限元分析模型系統研究了高速列車引起的環境振動，取得的主要成果包括：(1)建立了適用於飽和土體兩相介質動力計算的多次透射人工邊界條件(MTF)，解析推導並驗證了MTF的反射係數，確定了MTF中視波速取值，給出了MTF的數值穩定措施。（2）建立了基於Biot動力控制方程的飽和土體二維以及三維有限元求解器，與解析解對比驗證了求解器的正確性，建立了移動荷載—飽和路基分析模型，研究了不同荷載速度下的飽和地基土骨架和孔隙水的瞬態振動位移。（3）建立了列車輪對—軌道結構—高架橋樑周期疊合梁分析模型，研究了列車運行速度下的輪軌接觸力以及軌道結構動力回響，重點分析了軌道板對輪軌接觸力以及箱梁動力回響的影響；（4）研究了不同列車速度和振動頻率下的飽和地基自由場振動回響，明確了地基振動速度以及孔壓的傳播和衰減規律。(5)另根據結合工程背景與研究情況，本項目對捷運列車引起的地基振動預測及減、隔振措施等相關方面進行了拓展研究。本項目的實施能為高速列車引起的環境振動研究提供新的手段，為解決高速列車引起的環境污染提供理論指導與技術支持，具有重要工程套用價值與顯著社會效益。發表論文11篇，其中SCI論文9篇；編寫專著1本，獲軟體著作權1項。
