地铁移动荷载作用下Duxseal-WIB隔振性能研究

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为缓解城市地面交通压力,地铁交通已成为各大城市优先发展的交通方式。截止2019年底,中国内地累计有37个城市已经建成或在建地铁,总运营线路长达5187.05 km,我国地铁建设进入快速发展阶段。同时,地铁运行产生的振动不仅对周边建筑物及科学精密仪器造成危害,也严重影响人们的生命健康,降低人们的生活质量。因此,本文建立车辆-轨道-土层-DXWIB三维有限元模型,研究地铁移动荷载作用下带孔波阻板填充Duxseal(DXWIB)的隔振性能及其机理,主要内容包括:(1)以青岛地铁13号线为工程背景,基于有限元软件计算原理,依据工程的土质条件及特性,建立车辆-轨道-土层-DXWIB三维有限元模型;采用瑞利阻尼法,计算出模型各结构的瑞利阻尼系数α、β;编制DLOAD子程序实现地铁列车移动荷载的施加,对模型进行精细化网格划分,并对模型四周施加粘弹性边界条件,确保模拟结果的准确性。与实测数据进行隧道壁、浮置板的加速度和位移幅值对比,验证本文建模方法的可靠性。(2)计算列车时速70km/h下,传统波阻板(WIB)、带孔波阻板(HWIB)及DXWIB三种不同隔振结构下基床表层和大地地面中各参考点的振动位移幅值、加速度、频谱、Z振级幅值曲线。结果表明DXWIB的隔振效果最优,而WIB和HWIB的隔振效果相近。(3)改变DXWIB的埋置深度(H)及厚度(B),探索不同试验参数条件下DXWIB的隔振性能及其机理。计算结果表明:当埋深不变时,不同厚度的隔振效果不一样,但是均存在最优参数;将所有试验参数结果进行对比分析,埋置深度(H)为0.5m厚度(B)为0.8m工况下,DXWIB的隔振效果最佳;改变带孔波阻板的孔直径(D)大小来实现Duxseal不同的比重系数,研究发现当孔直径(D)0.6m为最优比重系数;基床表层的振动规律表现为由振源向两侧横向传播中,加速度峰值整体呈衰减趋势,轨道正下方加速度峰值及Z振级幅值最大;振动源向两侧大地地面的传播过程中,加速度峰值呈先增大后减小再增大的趋势,在距轨道中轴线20m和50m处出现局部放大效应,应作为重点隔振因素考虑。
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