移动荷载下高铁路基段振动加速度频谱衰减特性

采用精细化和多尺度建模技术,建立了设计速度为350 km/h的双线高速铁路轨道-路基-地基非线性耦合系统的真三维动力分析模型,将地基土和路基填筑材料的非线性纳入分析模型中,采用三维黏弹性静-动力统一人工边界技术对地基无限域进行模拟,采用动接触算法模拟底座板底面和基床表层表面之间的相互作用,考虑移动荷载作用前路基-地基中客观的静应力状态对后续动力计算的影响,依托大规模并行计算技术和单元生死技术,模拟了地基的初始应力场生成、路基结构和轨道系统的施工过程,在此基础上模拟了与8辆编组的某型动车组轮对空间位置相对应的、作用于钢轨顶部的压力荷载的移动过程。基于分析结果,归纳了移动荷载作用下高速铁路轨道-路基-地基系统中振动加速度频谱的衰减特性。     

饱和软土层地铁列车运行引起的环境振动研究

我国沿海地区大量的地铁隧道都修建在饱和软土地层,饱和软土地层中地铁列车运行引起的环境振动逐渐成为社会关注的问题。以上海2号线某地铁区间隧道为研究对象,采用循环运动模型本构模型和水土耦合动力分析方法,分析了饱和软土中地铁列车运行引起的地表振动加速度以及振动位移响应规律,采用加速度振级对地表的振动强度进行了评价,分析了单次列车通过时引起的隧道下卧土层超孔隙水压力（EPWP）响应规律。计算结果表明,饱和土的振动响应比干土要小得多,地表水平向与竖向的振动规律明显的不同,超孔隙水压力沿隧道下方沿向是不断减少的,在距离隧道中心的纵断面上是先增加后减少。分析饱和土中地铁运行引起的环境响应规律,可为地铁沿线建筑物减隔振设计及沉降控制提供一定依据。     

地铁列车振动作用下近距离平行隧道的弹塑性动力响应

利用有限元数值方法,对地铁列车振动荷载作用下近距离平行隧道结构的二维弹塑性动力响应进行模拟,分析了单列列车荷载以及双列列车荷载作用下土体-隧道结构体系的加速度和内力响应时程曲线。研究表明,列车动力荷载作用下的内力值要比无列车荷载作用下的内力值有较大程度的增加;在单列列车荷载作用下,另一相邻平行隧道的加速度响应、弯矩、轴力峰值要比列车运行所在隧道相应点处的响应值要小;在双列列车荷载作用下隧道结构体系动力响应值要比单列列车荷载作用下的动力响应值有显著增加。     

地铁列车振动作用下交叠隧道的三维动力响应

通过数值计算方法研究了地铁列车振动荷载作用下,由左右平行隧道过渡到上下平行隧道情形下的三维弹性动力响应。建议了三维情形下列车动力荷载的施加方式,对隧道结构变形特征以及振动加速度响应特征进行研究。计算表明,在拱底中央位置处,模型中部断面的位移峰值比起始段的位移峰值有一定减小,而其加速度峰值则变化不大;双列列车交会动载作用下的位移峰值比单行动载作用下的位移峰值要大,而相应的峰值加速度则出现得要早。     

地铁列车进出站时土层空间振动特性分析

地铁列车进、出站引起的土层振动是一种振源特性丰富且复杂的特殊振动。为了研究地铁进、出站时引起土层振动差异性和空间振动特性,首先将地铁进、出站过程中变速移动的振源简化成振动频率、车离站相对位置及行驶位置不断变化的柱面振源。基于波动原理,采用波函数展开法建立空间振源在土层内的波动场表达式;利用反射定律推导不同波型反射波的传播方向,再根据Graf加法公式以及贝塞尔函数的变换特性将波场表达式转换到统一坐标系下,利用大圆弧地表的边界条件求解不同振源位置下的待定波场系数;最后根据频域内振动叠加原理,确立在整个列车进、出站过程中变速移动振源的总波动场。通过比较计算得到的列车进、出站时地表振动频谱和实测地表频谱特性,验证柱面振源的有效性,发现进、出站引起的地表振动低频特性更明显。参数分析表明,启动最大加速度和制动初速度的增加都将使地表竖向振动响应增大。     

花岗岩地区地铁隧道爆破振动传播规律研究

青岛为典型花岗岩地区,地铁隧道开挖采用钻爆法。本文首先采用现场实测与统计分析的方法分析了青岛地铁3号线3个工点的隧道爆破监测数据,较为系统地研究了钻爆法施工条件下地表及邻近构筑物的最大振速、主频分布与爆破参数的相关关系,采用线性回归法拟合出包含上述因素的经验公式。采用数值模拟手段,模拟爆破条件下地表及临近建筑物的振动的响应,并将模拟结果与实测数据进行对比,研究主要结论如下：(1)最大振速随比例距离基本呈指数的形式衰减,随着比例距离的增加,最大振速值逐渐减小; (2)爆破引起的振动主频随比例距离分布较为随机,无法建立两者之间的数学模型,主频多在20～70Hz范围内; (3)建筑物内部中三矢量方向上的最大振速均随着楼层的增高呈一定的增加趋势,建筑物外部的地表振速要大于内部质点的速度。     

地铁引起的土层与建筑物振动响应及其减振研究

地铁列车运行会给上部建筑带来振动噪声问题,因此,有必要对地铁列车运行引起的地层和建筑物振动响应及其减振措施进行研究。以杭州市未来科技城第三初级中学的新建项目为背景,首先利用ABAQUS软件分别建立普通整体道床和钢弹簧浮置板2种轨道结构下的车辆-轨道耦合动力模型,通过瞬态动力分析确定相应的列车移动荷载;然后利用MIDAS GTS NX软件建立隧道-土体-桩-建筑物三维有限元模型,以车辆-轨道耦合模型动力分析得到的列车荷载作为动力激励,对隧道-土体-桩-建筑物模型进行动力分析,预测地铁运行引发的土层和建筑物振动响应,对钢弹簧浮置板轨道结构的减振效果进行评估。结果表明：地铁运行引起的土层和建筑物振动以竖向为主;建筑物的优势频率出现在20、38和55 Hz附近;不同建筑物的振动加速度幅值随着与振源距离的加大而逐渐减弱;通过与普通整体道床轨道相比,钢弹簧浮置板轨道对建筑物减振有着显著的效果,其z振级最大值在25.3～42.3 dB之间,低于规范规定,为安全范围。     

地铁振动作用下穿越地裂缝隧道-地层动力响应模型试验研究

以西安地铁工程为背景,设计了穿越地裂缝隧道——地层动力响应试验模型,开展了地铁振动作用下穿越地裂缝隧道——地层相互作用的动力模型试验,揭示了地裂缝活动及地铁列车振动时对位于地裂缝处地层的动力响应规律。试验结果表明:在地裂缝未活动时,隧道拱顶位置的加速度响应与拱底相比,其值相对较小,表明地铁列车振动引发拱底部的振动加速度,通过衬砌传递至上覆岩土体时,加速度发生了显著的衰减;当地裂缝上盘下降时,隧道拱底及拱顶测点产生的振动响应比地裂缝未活动时明显更为强烈。表明地裂缝的活动对隧道结构振动特性具有显著影响;受地铁列车运行位置变化和地裂缝上盘下降的双重影响,地裂缝两侧土体振动加速度幅值有明显的差异,这会对隧道结构的振动特性造成不利影响,在设计中应采取适当措施,防止造成隧道衬砌的局部损伤或破坏。     

地铁振动荷载下隧道周边土体孔压响应特征研究

本文依托上海地铁9号线开展地铁振动荷载下隧道周边土体孔隙水压力长期监测。监测结果表明:列车振动荷载施加后,超孔隙水压力迅速产生并急剧上升;隧道拱腰深度的超孔压约为1.2kPa;最后一班地铁列车通过后,孔隙水压力逐渐消散;停运5min时,超孔压消散80%左右。由于盾构施工产生的超孔压远比振动产生的超孔压大,现场测试主要表现为施工产生的超孔压消散。超孔压分布规律为:隧道拱腰以上,超孔压随深度有增大趋势,拱腰以下,超孔压随深度有减小趋势;拱腰周边,超孔压较大,超孔压等值线较密集。     

地铁环境振动对建筑场地影响实测分析

为评价地铁环境振动对某中心城区拟建住宅办公楼的影响,本文使用高灵敏度测试仪TROMINO对该建筑场地进行了24 h环境振动测试,得到了场地3个方向加速度和速度的实测数据。采用1/3倍频程分析法对实测数据进行处理,分析了不同时段场地振动变化规律,并将分析结果与国际标准ISO 2631关于此类建筑场地的振动限值进行对比。结果表明:有地铁运行时的环境振动峰值远大于无地铁运行时;无地铁运行时,地面振动加速度幅值介于10-5~10-1 gal之间,且无明显振动主频;有地铁运行时,振动幅值介于10-4~100 gal之间,并在晚高峰时段达到最大值0.8 gal;地铁运行引起的地面振动主频介于40~50 Hz之间。低频段内（2~8 Hz）场地振动加速度最大值约为0.030 gal,中高频段内（8~250 Hz）场地振动速度最大值为26.715 μm ·s-1,均满足标准要求。     

地铁施工中地面沉降预测研究

本文对地铁隧道施工中地面沉降模型进行了研究,并且应用这些模型,结合数值分析软件,对具体工程的地面沉降进行了预测。预测结果对于后续施工工艺的选择起到了指导性的作用,取得了良好的经济效益。     

城市地铁深基坑开挖实测与数值模拟分析

城市地铁施工中由于周边环境复杂,基坑开挖引起的土层扰动,可能会造成建筑物及地下管线破坏,甚至引起基坑失稳。以某地铁深基坑工程为背景,借助FLAC3D,建立了基坑开挖计算模型。现场实测与模型计算结果表明,计算值和实测值基本吻合,采用的计算模型可以近似模拟实际开挖过程。通过改变模型参数,研究了围护桩刚度、锚索倾角及锚索位置对围护体系受力和变形的影响,得出一些有益的结论,为保证城市深基坑开挖周边环境及围护结构安全,提供一定的参考。     

基于多元分布函数的区域洪水频率分析

极端洪水事件的频率分析往往局限于单个站点,当研究区域内包含多个水文站点时,单变量频率分析方法,会导致低估或高估洪灾风险率。因此,需要进行区域频率分析。传统区域重现期计算方法,同一重现期对应多种设计洪水组合,而基于Kendall分布函数的重现期计算方法(KRP)有效的解决了这一问题。故本文引入三维非对称Copula分布函数拟合区域内各个站点年最大流量的相关关系,利用半参数法估计Copula函数的参数,并采用KRP推求区域洪水发生的重现期。结果表明:区域发生T年一遇的洪水概率远远大于单个站点发生T年一遇的洪水概率;KRP克服了实测序列较短的问题,且能准确估算洪水重现期。本研究为防洪部门制定防洪措施提供一定的科学依据。     

水文频率分析述评

对水文频率分析研究进行了回顾与评述,分别对常遇的几个问题——频率曲线线型、经验频率公式、统计参数估计和特殊水文资料应用等作了叙述,总结了我国近50年来在频率分析上的主要成就以及对分析思路、研究探索、实际应用和实践经验等作出剖析。可以认为,现在已发展成一套具有中国特色的水文频率分析方法,为工程所需提供了科学依据,为水文学科的发展作出了贡献。     

水文频率分析中参数估计SAGA-ML方法的研究

建立基于模拟退火遗传算法(Sjmualted Annealing Genetic Algorithm,SAGA)的改进极大似然法,即将似然函数相反数求解极小值的表达式作为目标函数,依据矩法估计参数取值范围作为约束条件,然后应用SAGA进行参数估计.与常规极大似然法思路有本质不同,改进极大似然法通过遗传算法进行参数优化.通过蒙特卡罗试验,验证了改进极大似然法在参数估计和不同频率设计值估计两个方面均具有很好的准确性,与基于最大熵原理的方法效果相当,优于其他方法;同时该方法不受线型类型、参数数目和约束条件的限制;可以避免应用常规极大似然法时出现似然方程无解等情况;且求解过程简便快捷,使极大似然法在理论上和实际应用中都成为有效的方法.     

基坑开挖对邻近地铁隧道影响的Midas GTS三维数值模拟分析

随着城市地铁工程的高速发展,地面建筑物基坑的施工将必然会对邻近的地铁隧道造成一定的影响,运用Midas GTS三维数值模拟计算软件分析基坑开挖对邻近地铁隧道的影响,对地层自重固结、基坑开挖施工的整个过程进行模拟分析,计算的结果与实际监测数据进行对比表明,该方法对实际工程有一定的指导意义。     

复杂环境下城市地铁深基坑开挖实测与分析

城市地铁施工中由于周边环境复杂,基坑开挖引起的土层扰动,可能会造成建筑物及地下管线破坏,甚至引起基坑失稳。以深圳地铁中心公园停车场深基坑工程为例,介绍了该基坑工程的设计与施工,讨论了基坑开挖监测方案,并结合施工中出现的问题,对现场监测结果进行了分析和总结。结果表明,在复杂环境下进行基坑开挖工程,选用合理的监测方案,对基坑开挖过程中周边环境及支护结构进行实时动态控制,确保了支护结构及周边环境的安全。     

基于模糊理论的地铁结构安全评估研究

随着地铁隧道的运营,地铁结构出现的安全问题也将越来越多。通过研究影响地铁结构安全的因素,确定了适于上海软土地区的、能够全面反映盾构隧道结构受力特点的、并综合考虑使用功能的评估指标,确立运营期地铁结构安全评估指标体系,利用模糊综合评判、层次分析法和模式识别理论,建立了地铁结构安全评价模型,并通过典型实例进行定量化综合分析评价。通过运营期地铁结构安全评估指标体系和评价方法的研究和探索,对正确评价地铁结构运营安全现状、修正偏差、提高地铁系统安全总体水平具有十分重要的意义。     

基于LQ-moments的洪水频率分布参数计算方法研究

为改善频率曲线高尾部对实测洪水大值段的拟合效果,提高大重现期洪水设计值精度,研究LQmoments(LQM)法在洪水频率分布参数估计中的应用。LQM法是L-moments(LM)法的扩展方法,具有较好的不偏性和稳健性。以6个年最大洪峰流量系列为例,进行P-Ⅲ分布和GEV分布LQM法的参数估计,以累积相对偏差平方和（δ）、RMSE和平均绝对误差（MAE）为标准,评价和比较LQM法和LM法对P-Ⅲ和GEV分布参数的估计精度和拟合效果。结果表明,P-Ⅲ分布LQM法取得了很好的拟合效果,6个洪峰流量系列中,5个系列的最优参数估计方法为LQM法,其中3个系列的最优分布为P-Ⅲ分布;与LM法相比,LQM法能更好地拟合洪水序列大值部分,提高大重现期设计值估计精度,是洪水频率分布参数估计的有效方法。     

邻近基坑施工对既有地铁结构影响的分析

针对城市地下空间不断建造和发展的过程中,越来越多出现的基坑邻近既有地铁结构开挖的现象,通过收集国内及广州地区的工程实例,分析了基坑开挖后土体位移场的变化,总结了邻近基坑施工对既有地铁结构的影响,并选取广州农贸园工程,采用有限元分析方法对其进行了三维数值模拟,通过与实测数据对比分析,得出一些能对今后类似工程起到一定借鉴作用的结论.