[01424305]城市轨道交通环境振动精确预测与减振技术研究

本项目以南昌地铁1、2 号线典型振动敏感点为研究对象,进行了现场既有振动测试,建立地铁-隧道-大地-建筑物耦合模型,分析振动在土层及建筑物的传递及衰减规律,采用数值模拟和现场实测相结合的方法对地铁列车运行引起的敏感建筑物的振动进行精确预测;针对不同的振动敏感点,提出了合理可行、经济适用的综合轨道减振技术措施,完善轨道设计方案;地铁线路建成后,实测地铁列车运行引起的振动级,验证预测结果的准确性并对轨道减振措施的效果进行了对比分析。 解决的关键技术 （1）地铁列车引起敏感建筑物振动分析建模、参数选择及精确预测方法研究。 （2）针对不同的振动敏感点,提出合理可行、经济适用的综合轨道减振技术措施。 （3）地铁诱发环境振动的测试评估技术。 本项目的创新点 （1）提出动态子结构固定界面模态综合法结合有限元法研究地铁列车引起的地基及建筑物振动的方法。研究了有限元分析中动态子结构的关键技术,如子结构划分、主模态截断数与分析频率间的关系、子结构模型中人工边界的施加等。 （2）分析了立体交叠隧道和曲线隧道列车运行下对沿线文物振动的影响,揭示了交叠隧道列车同时运行下地面存在多处振动加强区,提出了双线交叠隧道和曲线隧道经济合理的组合减振措施,特别是沿线文物的减振措施。 （3）考虑道岔区轮轨接触,建立了地铁列车-道岔三维耦合振动模型,利用三次样条函数拟合了道岔区钢轨典型特征截面,并在各截面间插值得到任意所需计算截面。 （4）建立了道岔区钢弹簧浮置板动力分析模型,将转辙器、连接部分和辙叉部分离散为有限元模型,分析了地铁道岔地段浮置板减振系统的振动特性及其对环境振动的影响。 （5）提出了道岔区浮置板经济合理的减振设计技术措施,提出了适用于单渡线和长轨枕的道岔区钢弹簧浮置板轨道的减振技术。 （6）地铁运营期间对轨道结构、隧道、大地及敏感建筑物进行了环境振动现场实测,实测结果与理论预测、评价结果进行对比,验证模型的正确性和所提出组合减振措施的合理性。 本项目的研究成果对城市轨道交通环境振动预测、评价及各种隔振减振措施的合理选择具有重要的指导作用,并可为国内外其他城市的轨道交通设计、环评、施工及运营提供理论依据和技术支持,具有广阔的应用前景。 通过本课题的研究,提出一套适合城市轨道交通引起环境振动的精确预测方法,提出合理可行、经济适用的减振措施,将为城市轨道交通建设带来巨大的社会和经济效益。本项目完成后将提交以下成果： （1）提交项目研究报告; （2）发表学术论文：10 篇; （3）专利或软件著作权：1～2 项; （4）培养博士生1 名,培养硕士生3～5 名,结合本课题完成硕士学位论文3 篇以上。 通过项目研究,授权发明专利4项,授权实用新型专利8项,获计算机软件著作权24项,发表学术论文83篇,其中SCI收录5篇,EI收录11篇,国际会议论文20篇;与俄罗斯伊尔库茨克大学合作组织了两届“现代铁路创新与可持续发展”国际学术研讨会,出版专著3部,主编出版国际会议论文集1部;培养人才9人,其中博士后1人,博士生2人,硕士生6人。 本项目完成了任务书中规定的各项研究内容,取得了预期的研究成果。