摘要：为分析高铁荷载引起的弹塑性地基动偏应力分布规律并据此开展沉降计算,建立了高铁荷载下弹塑性地基2.5维有限元计算模型,将高铁荷载分别简化为准静态列车荷载和考虑随机激振力的修正列车荷载,对比了2种荷载下弹塑性地基中动偏应力的分布规律,并利用循环荷载下软黏土累积塑性应变模型计算了均质弹塑性地基沉降。研究表明,弹塑性地基中动偏应力呈马鞍形分布,最大值出现在道床边缘附近土体中;车速小于土体瑞利波速时沿地基表面和轨道中心沿深度方向土体动偏应力的衰减曲线光滑,车速接近或大于土体瑞利波速时,在马赫效应的影响下动偏应力呈波动衰减;修正列车荷载下弹塑性地基中动偏应力分布更符合实际情况;高铁运营初期地基沉降较快,随时间增加沉降速率逐渐趋于稳定;计算高铁运行产生的地面沉降时,需同时考虑列车运行速度和随机激振力的影响。

摘要：基于Biot理论,建立了轨道-路基-多层饱和土地基耦合系统的2.5维有限元分析模型,提出了考虑实际列车循环荷载作用的路基累积沉降计算方法,分析了水位抬升、列车速度和列车轴重对路基动力响应与长期沉降的影响。研究结果表明:水位抬升对土体振动强度的放大作用并不是局限在水位变化的深度范围内,而是会导致整个路基和地基断面的振动增大,并且这种全断面式的振动放大效应随着列车速度的提高而增强;水位抬升至路基内部时,路基内部会出现显著的超静孔压,最大值达到27.52 kPa,导致有效应力大幅下降,路基内土单元的应力路径向破坏线靠近;当水位仅在地基内抬升时,路基在列车循环荷载作用下的累积变形较小,线路沉降主要来自于地基,当水位抬升至路基内部时,路基累积变形随加载次数的增加发展迅速,100万次加载后变形为19.54 mm,远超容许值,说明路基防水对于线路的长期累积沉降控制具有关键作用;路基和地基的累积变形受列车速度和列车轴重的影响,随着列车轴重的增加而显著增大,并且轴重的增加对路基累积变形的影响相较于地基更强烈,在设计时需要格外关注。

摘要：基于Biot波动方程,推导准饱和多孔介质控制方程,建立高铁列车-准饱和地基-波阻板(WIB)隔振模型,研究高铁列车移动荷载作用下准饱和地基中WIB隔振性能。以秦沈客运专线工程实例进行算例分析,研究饱和度对WIB隔振性能影响规律及其力学机制,分析不同列车速度、不同饱和度条件下水平x方向、竖向z方向位移振幅衰减系数及频谱曲线。结果表明,饱和度变化对准饱和地基中波阻板隔振性能影响明显,具体表现为WIB振幅衰减系数AX随饱和度减小而增大,AR随饱和度减小而减小;WIB对准饱和地基中0~35 Hz频率有较好隔振效果,但2~4 Hz的频率加WIB隔振后仍衰减缓慢。另外,对饱和度为95%的准饱和地基中WIB埋深、宽度、厚度和弹性模量等参数进行了研究,研究成果可为准饱和地基高铁隔振设计提供理论依据。

摘要：以宁波地铁隧道为研究对象,采用现场实测与2.5维有限元相结合的方法研究了整体式轨道和钢弹簧浮置板轨道在轨道振动和周边环境动力响应上的差异。结果表明:相较于整体式轨道,钢弹簧浮置板轨道能显著吸收10 Hz以上的轨道振动;当隧道埋深小于20 m时,列车速度越高,隧道埋深越浅,钢弹簧浮置板轨道对隧道及周边环境的减振效果越好;但采用单相弹性介质模拟隧道周围地层会明显低估隧道内的振动强度,并高估钢弹簧浮置板轨道的减振效果。隧道周围的超静孔压与列车速度和轨道类型有关,与隧道埋深无关;采用钢弹簧浮置板轨道不仅可以减振,还能有效减小隧道周围土体中的超静孔压,有利于控制隧道沉降。

摘要：利用推导出的频域内饱和土的以土骨架位移u和孔隙水压力p表示的u-p格式的2.5维有限元方程,分析列车低速和高速运行条件下不同隔振措施的隔振效果,包括空沟、填充沟(混凝土墙)和混凝土板(波阻板)。其中轨道被简化为饱和地基上的Euler梁,通过沿轨道方向的波数变换将三维空间问题降为平面应变问题,对求解的结果进行Fourier反变换,获得三维时域-空间域内的解。研究表明:弹性地基和饱和地基上设置空沟和填充沟隔振效果相差不大,而设置波阻板隔振效果存在较大差异。列车低速运行时,空沟基本无隔振效果,填充沟在一定范围内有隔振效果,波阻板隔振效果最好;列车高速运行时,空沟在较大沟宽和较深沟深条件下才能达到较好隔振效果,填充沟和波阻板只需较小尺寸就能达到理想的隔振效果。

摘要：为分析填充沟对地铁运营引起的地基振动隔振效果,建立了地铁列车–轨道结构–衬砌–地基–填充沟2.5维有限元分析模型。列车荷载模拟为一组符合列车轴载空间分布的常荷载,钢轨和浮置板简化为无限长Euler梁,衬砌与地基模拟为均质弹性体。理论模型通过钢轨与衬砌仰拱处、以及衬砌与地基处应力和位移连续条件进行耦合。混凝土填充沟模拟为地基中异质体,填充沟与地基交界面通过共用节点法处理,并在波数域中进行求解,最后通过快速Fourier逆变换(IFFT)进行波数展开获得三维时域–空间域内的地基动力响应。计算分析了填充沟在不同列车速度、填充沟沟深、沟宽与隧道埋深等情况下的隔振效果。研究表明,填充沟隔振效果随沟深增加而显著改善,但隔振效果改善速率在填充沟超过一定深度后变缓;随着填充沟距地铁距离增加,沟前隔振效果减弱,而沟后隔振效果改善。随着列车速度增加,填充沟隔振效果变好。