基于列车引起地面振动的传播和衰减研究

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1、北方交通大学硕士学位论文列车引起地面振动的传播和衰减研究姓名：杨光辉申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：张鸿儒19990101摘要313{37本文是关于列车引起地面振动在土介质中的传播和衰减特性研究。首先给出了谐和线荷载作用下，弹性半空间地表面上位移的解析解，然后通过对列车运行所引起的地面加速度的实测数据的处理，得到了列车运行所引起的地面加速度的衰减规律，运用复合回归法，得到了计算地面加速度的经验公式，同时推导了二个实用衰减计算公式。最后运用有限元方法，建立二维动力模型，得到了不同土层时，地面位移、加速度的变化规律，列车不同速度下地面加速

2、度的变化规律，一定速度下列车运行所引起的地面加速度变化规律及对周围建筑物的影响。通过实测数据与有限元计算结果的比较，得到了交通振动在土介质传播的一般规律和一些有益的结论。关键词：列车，振动传播，振动衰减AbstractInthispaper,thevibrationpropagationandattenuationcharacteristicsinsoilcausedbytrainarestudied．Firstly,thetheoreticalresultsofsoilsurfacedisplacementinelastichalf-spac

3、eunderharmonicloadaregiven．Thenaseriesofdataforgroundaccelerationcausedbymovingtrainsareinvestigated．ThegroundaccelerationattenuationbehaviorisobtainedandtWOpracticalformulaareproposedbyusingcompoundregressionmethod．Atlast，throughfiniteelementmethod，groundaccelerationattenua

4、tionbehavioronvarioustrainvelocity,varioussoilparameters，onthesametrainvelocityandtheresponseofsurroundingbuildingbasedontwodimensiondynamicmodelarestudied．Comparedwi也in．situdataandcalculationresuhs，alotofusefulresultsareobtained．Keywords：train，vibrationpropagation,vibration

5、attenuation列车引起地面振动的传播和衰减研究第l章概述1．1本课题的工程背景及其意义随着现代工业的迅猛发展，城市规模的臼益扩大，振动对城市生活环境和工作环境的影响已经引起了公众的普遍关注，振动公害问题在环境工程中占有很重要的位置，属于典型的七大环境公害中最多的一种。从环境岩土工程的观点来看，属于由人类活动引起的次生环境问题。而其中交通系统引起的环境振动(主要是建筑物的振动)是公众中反映最大的。因此，着手研究振动污染规律、振动产生原因、振动传播途径及控制方法具有非常重要的现实性。一方面，过去由于城市建筑群相对稀疏，交通车辆引起的振动对周

6、围环境的影响没有成为人们所关注的环境问题。而现在，随着城市建设的迅猛发展，多层的高架道路、地下铁道、轻轨交通正日益形成一个立体空间交通体系，从地下、地面和空中逐步深入到城市中密集的居民区、商业中心和工业区。交通密度不断增加，荷载部分地加重，使得由交通车辆引起的振动和噪声的影响日益增大。如日本东京市内的交通道路很多已达到五至七层之多，而离建筑物的最短距离则小到只有几米。在捷克，繁忙的公路或轨道交通线附近的一些吉建筑因车辆通过时引起的振动而产生裂缝，其中布拉格等地甚至发生了由于交通振动产生的裂缝不断扩大丽导致古教堂倒塌的恶性事件。在国内，北京西直门

7、附近距铁路约150米处一座五层楼内的居民，当列车通过时可感到室内有较强的振动，一段时间后，室内家具由于振动而发生了移位的现象。交通振动在土介质中的传播机理为交通车辆引起的振动通过周围地层(地下或地面)向外传播，进一步诱发附近地下结构以及邻近建筑物(包括室内家具等)的二次振动和噪声，从而对建筑物的结构安全以及对人们的工作和生活都产生了很大的影响。另一方面，随着人们环保意识的高涨和对生活质量的要求提高，在过去可能不会引起公众反应的振动和噪声问题现在正越来越多地引列车引起地面振动的传播和褒碱研究起强烈反应。所有这些都对交通车辆引起的振动和噪声及其对周

8、嘲建筑的影响的研究提出了新的要求。其中交通车辆引起的噪声属于～种压力波，其传播介质为接近均质的空气，传播特性较单纯，且噪声的相关研究已较完整。而交通车