地下线路浮置板轨道减振特性仿真分析.pdf

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1、铁道建筑RailwayEngineering文章编号：1003—1995(2014)08．0102．04地下线路浮置板轨道减振特性仿真分析赵留辉(中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安710043)摘要：为了分析地下线路采用浮置板轨道的减振效果，建立了车辆一轨道一隧道一土层一建筑物的三维有限元模型，分别计算了采用普通整体道床轨道和浮置板轨道两种工况下建筑物的三向振动加速度。结果表明：列车运行引起的建筑物振动，以垂直于线路方向的横向振动为主，其次为垂向振动，平行于线路方向的纵向振动最小；采用浮置板轨道后，楼柱节点的横向、纵向加速度振级明显减小，且随着距地面高度的增高，降幅基本一致，约为11d

2、B；采用普通整体道床轨道和浮置板轨道时，楼板垂向振动规律基本一致，即随着楼层的增加，楼板垂向振动呈现先减小后增大的趋势，但是相差较小。关键词：整体道床轨道浮置板轨道振动减振效果中图分类号：U231；U313．21文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1003．1995．2014．08．31到目前为止，国内已有20个以上的城市地铁采用了浮置板式轨道结构，并取得了较好的减振效果。对于浮置板轨道的减振特性，国内外学者已进行了大量的理论和试验研究，刘卫丰等采用三维周期性有限元一边界元耦合的数值模型计算了地下线路采用钢弹簧浮置板的减振效果，认为浮置板轨道具有很好的图1钢弹簧浮置板轨道横断

3、面示意减振作用，但对低频段振动没有效果。李增光等根据动柔度法计算分析了浮置板轨道的隔振性能及其影响因素。郭亚娟等结合ANSYS软件和NewMark法分析了列车荷载作用下浮置板轨道结构隔振效果。s．Gupta等采用周期有限元一边界元法预测了地下隧道区间采用浮置板的隔振效果。本文则联合有限元和i无限元法，建立了包括振源、传递路径和建筑物的大耦合模型，详细探讨浮置板对环境振动以及沿线建筑物图2普通轨道横断面振动的控制效果。示。依据工程勘察报告，为尽量准确地反映该隧道区1工程概况间的土体分布情况，将土体分成8层，取土体的参数如表1。建筑物分析模型以横向距离线路中心线25m在规划深圳地铁6号线时，为了

4、避免线路引起的处的一居民楼为原型，该居民楼为3层框架结构，每层环境振动和噪声对沿线居民生活、工作的影响，对比分楼高3．5m。隧道埋深12m。析了目前通用的减振降噪措施的效果，浮置板轨道就是其中方案之一。国内外目前使用的浮置板轨道按照2模型建立与结果分析支撑条件不同主要有橡胶支座浮置板轨道、钢弹簧浮本文通过建立车辆一轨道一隧道子系统结构模型置板轨道和纵向浮置板轨道三大类，而其中又以钢弹和隧道一土层一建筑物子系统结构模型，从而建立起簧浮置板轨道应用最为广泛，故本文分析取钢弹簧浮车辆一隧道一地基土一地面建筑物整个体系的动力分置板轨道，如图1所示。普通整体道床轨道如图2所析模型，其中将车辆一轨道一隧

5、道子系统求得的支座反力作为隧道一土层一建筑物子系统的激励。为了克收稿日期：2014-01—23；修回日期：2014—04—28作者简介：赵留辉(1978一)，男，河南商丘人，高级工程师，硕士。服有限元和无限元方法建模时的不足，同时发挥两者2014年第8期赵留辉：地下线路浮置板轨道减振特性仿真分析103建模时的长处，本文采用无限元与有限元耦合的模型。表2地铁A型车参数将地基土和建筑物组成的体系分为近场和远场两部分，近场通过有限元进行模拟，对远场的模拟采用无限元模拟。有限元与无限元的耦合模型实用性较强，可以防止反射波的干扰，获得较为准确的结果。具体求解时，对于车辆一轨道一隧道子系统分析通过ANS

6、YS有限元软件LS．DYNA模块实现，隧道一土层一建筑物子系统分析通过ABAQUS有限元软件实现。2．1模型与参数深圳地铁6号线设计运营地铁A型车，最高设计速度为100km／h，A型车参数如表2所示。应用ANSYS有限元分析软件建立的车辆一轨道一隧道子系统结构模型如图3所示，表3列出了钢弹簧浮置板轨道和普通整体道床轨道的主要参数。承轨台与基底之间没有设置缓冲垫层(为刚性接触)，为模拟基底动态激励，采用刚度足够大(5×10“N／m)的弹簧模拟承轨台与基底之间的连接。输入轨道高低不平顺激励选用美国6级轨道谱，时域样本如图4所示。图3车辆一轨道一隧道承力结构模型应用ABAQUS有限元软件建立隧道一

7、土层～建系统的低频振动响应。筑物子系统模型如图5所示，其中的建筑物模型如图2．2计算结果分析6所示。采用有限元与无限元结合建模，模型的大小由于该建筑物为框架结构，故分析地下线路对其垂直于线路方向取为150m，考虑对称性，建立半边模影响时，选取楼柱节点和楼板作为研究对象即可。本型，横向取100m，深度取35m，网格大小近处取文在具体分析时，取1柱的楼柱节点和每层楼板的中2．5m，远处取4．5m。以车辆一轨道一隧