【博士】地铁系统振动控制研究【2006】

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内容简介

　　学科专业：防灾减灾工程及防护工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：同济大学土木工程学院　　学位年度： 2006年　　我国城市轨道交通进入建设高潮阶段，城市轨道交通产生的振动与噪声问题是亟需解决的问题，也是轨道交通建设中需要解决的关键技术之一。因此，开展轨道交通振动控制研究非常迫切必要。本文以地铁车辆-轨道-隧道-土层环境系统为研究对象，以车辆动力学、轨道动力学、模态分析理论、土-结构动力有限元方法为基础，以轮轨关系、轨隧关系为联系纽带，将车辆、轨道、隧道土层环境作为一个整体系统，采用现场测试、理论分析与有限元数值分析等多种手段相结合的研究方法对轨道的动力特性、轨道减振性能、隧道体系动力响应以及对环境振动影响进行了系统研究。　　文中建立地铁车辆一长轨枕埋入式轨道、弹性支承块轨道、浮置板轨道动力分析模型，分析了不同轨道动力参数对轨道动力学指标的影响，获得地铁运行过程中轮轨力和支座反力的时程曲线。采用剪应力法，通过现场测试获得不同轨道线路列车振动荷载。应用模态分析技术，分析了不同轨道结构振动频率，分析了轨道长度、扣件刚度、弹性支承块下刚度以及浮置板长度、断面形式、支座刚度对振动频率影响；并根据现场测试的浮置板振动响应，获得频响函数和一阶振动频率。　　基于ANSYS分析软件，建立地铁车辆一轨道一隧道一土层环境系统动力分析有限元模型，在超级计算机上实现了对不同轨道结构的隧道体系振动响应的二维以及三维有限元分析，在时域和频域内计算分析了钢轨扣件刚度、弹性支承块下刚度、浮置板支座刚度以及运行速度和土层阻尼比对隧道体系振动响应的影响，比较分析了不同轨道隔振性能。　　采用美国先进LABVIEW数据采集系统，对不同轨道结构的地铁线路的振动响应进行了现场测试：利用傅立叶变换和1／3倍频程分析对轨道结构以及隧道结构动力响应信号时频特性进行研究；通过对测试结果分析，得到不同轨道结构的隔振效果。此外，采用环境振动测试仪，对不同轨道结构线路的地面振动进行实测，分析了地铁运行对沿线环境的影响。　　

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