钢弹簧浮置板轨道动力特性研究

论文摘要

钢弹簧浮置板轨道是目前城市轨道交通中普遍采用的减振轨道,经我国各大城市的应用实践证明其效果良好,但对于钢弹簧浮置板轨道动力性能的系统研究目前不多,特别是针对环境振动传播规律的研究,本文针对浮置板轨道进行了动力学分析及评价,为钢弹簧浮置板轨道的应用提供有益的参考。本文以成都地铁1号线浮置板轨道为背景,在借鉴现有研究成果的基础上,借助于有限元分析软件ABAQUS及多体动力学软件ADAMS对浮置板轨道进行了模态分析、隔振效率分析、车辆动力学性能分析及环境振动传播规律研究。首先,阐述了浮置板轨道的减振原理,介绍了浮置板轨道的结构及设计中应注意的问题,针对浮置板轨道的独特施工工艺进行了总结。其次,建立了钢弹簧浮置板轨道三维实体模型,对浮置板轨道进行了模态分析,分析了扣件刚度、浮置板质量、钢弹簧刚度及布置等因素对于浮置板系统固有频率及隔振效率的影响。研究表明浮置板轨道对于中高频荷载具有极高的隔振效率,更好的隔振效果需增加浮置板道床质量、选用合适的钢弹簧及布置方案。然后,应用车辆-浮置板轨道耦合模型,依据行车安全性及舒适性指标,评价了不同钢弹簧条件下的车辆动力学性能,总结了各参数的影响特点,对浮置板轨道的设计及运营提出了建议。最后,建立了浮置板-隧道-土体二维动力分析有限元模型,研究了振动沿竖向及横向的衰减规律。分析了浮置板质量、隧道埋深及钢弹簧刚度对振动传播的影响特点,通过计算分析,提出了振动在各工况下的影响范围以及在工程实践中应注意的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 概述
• 1.1 国内外轨道城市轨道交通发展现状
• 1.2 城市轨道交通对环境的影响
• 1.2.1 对居民正常生活的影响
• 1.2.2 对建筑物寿命及使用的影响
• 1.3 轨道交通振动国内外研究现状
• 1.3.1 激励荷载研究
• 1.3.2 振动传播及衰减规律研究
• 1.3.3 减振措施研究
• 1.4 浮置板轨道国内外研究现状
• 1.5 本文研究的意义、主要内容与方法
• 第2章 钢弹簧浮置板轨道设计与施工
• 2.1 钢弹簧浮置板轨道结构概述
• 2.1.1 钢弹簧浮置板系统的组成
• 2.1.2 钢弹簧浮置板分类
• 2.2 钢弹簧浮置板道床结构设计
• 2.3 钢弹簧浮置板施工
• 2.3.1 钢弹簧浮置板施工工艺
• 2.3.2 钢弹簧浮置板道床顶升
• 2.4 本章小结
• 第3章 钢弹簧浮置板轨道模态特性及隔振效率分析
• 3.1 计算模型及参数
• 3.2 模态特性及影响因素分析
• 3.2.1 扣件刚度对模态的影响
• 3.2.2 浮置板质量对模态的影响
• 3.2.3 钢弹簧布置对模态的影响
• 3.2.4 钢弹簧刚度对模态的影响
• 3.3 隔振效率分析
• 3.3.1 扣件刚度对隔振效率的影响
• 3.3.2 浮置板质量对隔振效率的影响
• 3.3.3 钢弹簧布置对隔振效率的影响
• 3.3.4 钢弹簧刚度对隔振效率的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 车辆-浮置板轨道系统时域特性分析
• 4.1 研究方法
• 4.2 车辆-轨道轨道系统时域计算模型
• 4.2.1 车辆模型
• 4.2.2 轨道模型
• 4.2.3 轨道不平顺模型
• 4.3 车辆动力学性能评价指标
• 4.4 不同钢弹簧下的车辆动力性能评价
• 4.4.1 不同钢弹簧刚度下的车辆动力性能
• 4.4.2 不同钢弹簧阻尼下的车辆动力性能
• 4.5 本章小结
• 第5章 地铁列车引起的环境振动响应分析
• 5.1 研究方法
• 5.2 隧道-土层二维动力分析有限元模型
• 5.2.1 人工边界模拟
• 5.2.2 模型参数确定
• 5.3 浮置板轨道引起的环境振动传播规律研究
• 5.3.1 振动沿水平方向衰减规律
• 5.3.2 振动沿竖直方向衰减规律
• 5.3.3 不同隧道埋深对环境振动的影响
• 5.3.4 不同钢弹簧刚度对环境振动的影响
• 5.3.5 浮置板质量对环境振动的影响
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献