地铁梯式轨道减振特性试验研究

论文摘要

梯形轨道是一种具有特殊减振效果的产品,在我国已经用于桥梁减振,并取得很好的减振效果。但由于在国内尚未用于地下线路的减振,因此在实际应用前有必要对梯形轨道的隧道减振性能进行研究。本文采用原型试验和数值模拟两种手段研究了梯形轨道的动力响应特性及减振性能。本文首先在北京交通大学地下轨道试验室内针对梯形轨道进行了原型振动试验,得到了振动在隧道内和地表距振源100米内的传播规律,以及土层传递函数,通过与普通轨道、钢弹簧浮置板轨道的比较评价了梯形轨道的减振效果。结果表明:轨枕与轨道支座的Z振级差值,在5～11Hz频段內为20dB/左右,在11～29Hz频段内为30dB/左右;梯形轨道在5～25Hz的频段内的减振效果要优于普通轨道,在5～10Hz频段内的减振效果要优于钢弹簧浮置板轨道。由于激振设备的输出频率范围为5～30Hz,具有一定的局限性,因此本文采用数值模拟的方法对梯形轨道—隧道—土层体系进行了冲击荷载计算,进一步研究了梯形轨道情况下0～100Hz频段内地表振动衰减规律,计算结果表明整个体系的自振频率在近源区集中在0～6Hz范围内。最后,本文结合试验数据,利用广义回归神经网络方法对地铁列车振动在地层中的传播规律进行了预测,证明了神经网络用于地铁列车振动地层中传播规律的预测是可行和适用的。本项研究得到国家自然科学基金重点项目（50538010-03）、北京市自然科学基金项目（8042017）的资助,北京市城市轨道交通建设有限公司的支持（合同号DTKH2004004001）。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 地铁列车振动问题的研究现状
• 1.2.1 振动产生的原因
• 1.2.2 振动的传播途径及影响因素
• 1.2.3 振动传播规律的研究
• 1.2.4 减振降噪措施的研究
• 1.2.5 研究方法
• 1.3 梯形轨道结构的研究现状
• 1.4 尚存在的问题
• 1.5 本文的主要工作
• 2 梯形轨道原型试验
• 2.1 试验场地介绍
• 2.2 试验设备
• 2.2.1 激振设备
• 2.2.2 隧道内振源测试仪器
• 2.2.3 地面振动响应测试仪器
• 2.3 试验轨道铺设
• 2.4 试验测点布置
• 2.5 测试工况
• 2.6 试验实测数据
• 3 试验数据结果分析
• 3.1 试验数据预处理
• 3.1.1 数字滤波
• 3.1.2 小波分析用于试验数据的降噪
• 3.2 振动加速度有效值分析
• 3.3 隧道内各测点Z振级统计
• 3.4 梯形轨道减振效果分析
• 3.5 地层传递函数估计
• 3.6 不同频率振动在地层中的衰减规律
• 3.7 极大熵谱估计法用于试验数据的分析研究
• 3.7.1 Burg快速算法用于极大熵法
• 3.7.2 试验数据的极大熵谱估计
• 4 梯形轨道减振性能平面动力分析
• 4.1 模型参数的建立
• 4.1.1 离散参数
• 4.1.2 材料参数
• 4.1.3 单元参数
• 4.1.4 边界参数
• 4.2 体系模态分析
• 4.3 单位脉冲激励下地表瞬态响应
• 4.3.1 加速度峰值衰减规律
• 4.3.2 地表响应主频分布规律
• 4.3.3 不同频率振动能量的耗散
• 4.4 体系的稳态响应特征
• 5 神经网络用于地铁列车振动在地层中传播规律预测
• 5.1 广义回归神经网络基本理论
• 5.2 地铁列车振动传播规律的神经网络预测模型
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 进一步的研究工作
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集