薄層法在地下軌道交通引發(fā)環(huán)境振動計算中的應用.pdf

1、隨著軌道交通在城市公共交通系統(tǒng)中越來越多的采用，以及高速鐵路的廣泛使用，軌道交通引發(fā)的環(huán)境振動對人類生活和工作環(huán)境的影響引起了廣泛的關(guān)注。本文就薄層法在地面及地下軌道交通引發(fā)環(huán)境振動計算中的應用進行了研究。薄層法是分析和模擬彈性波在層狀介質(zhì)中傳播的一種半解析半數(shù)值方法。傳統(tǒng)的薄層法點激振荷載的位移格林函數(shù)是在柱坐標下給出的，本文在直角坐標下推導出點激振荷載位移格林函數(shù)，與柱坐標的解答完全一致。在此基礎(chǔ)上推導了二維線激振以及移動荷載激振的

2、位移響應基本解。主要研究內(nèi)容如下： ⑴利用上述位移響應基本解和容積法建立了層狀地基中條形基礎(chǔ)以及地下埋管阻抗函數(shù)計算的薄層法模型，計算分析了彈性半空間內(nèi)埋置、明置條形基礎(chǔ)以及基巖上覆蓋層內(nèi)埋置及明置條形基礎(chǔ)的動柔度函數(shù)并與已有研究結(jié)果進行對比分析。計算了彈性半空間內(nèi)埋管的阻抗函數(shù)并與波函數(shù)展開法求解得的彈性半空間內(nèi)埋管的軸向阻抗函數(shù)進行了對比，驗證了方法的正確性。以全空間埋管的阻抗函數(shù)作為對比標準，分析埋深及管徑對地下埋管阻抗函

3、數(shù)的影響。計算了上海典型土層條件下地鐵隧道的阻抗函數(shù)。 ⑵建立用薄層法計算地下軌道交通引發(fā)環(huán)境振動的二維模型，針對剛體隧道、彈性隧道以及考慮上下行隧道相互影響的三種模型，給出了在單位力和單位位移激振作用下，土層的位移頻響函數(shù)的計算方法。分析了三種計算模型對頻響函數(shù)的影響，以及埋深和上下行隧道間距對頻響函數(shù)的影響。采用兩種不同的列車荷載模型和實測的道床加速度記錄，計算了上海某地鐵線路運行時引發(fā)的環(huán)境振動，經(jīng)與實測結(jié)果對比分析表明，

4、用二維模型計算地下軌道交通引發(fā)環(huán)境振動問題時，采用實測的道床響應記錄作為振源輸入能獲得比較好的模擬結(jié)果。 ⑶推導了層狀地基上梁在移動激振荷載作用下梁及土層響應的計算方法。采用明置道床或地下隧道的阻抗函數(shù)作為層狀地基的彈簧剛度，對X2000列車運行時引發(fā)的地基動力響應進行計算模擬，并與實測結(jié)果相對比。對上海某地鐵線路在列車移動荷載激振作用下的地表觀測點加速度響應進行分析，分析中考慮了盾構(gòu)隧道接頭的影響，分析了盾構(gòu)隧道螺栓接頭、埋深