2.5维有限元分析高铁荷载诱发非饱和土地面振动

论文摘要

开发一种非饱和地基2.5维有限单元方法研究高速列车荷载引起的地面振动.对时间进行Fourier变换并沿轨道方向进行波数变换将三维空间问题降为二维平面问题,结合边界条件和Galerkin法推导控制方程2.5维有限元格式.轨道结构视为非饱和地基上的Euler梁,所得频域-波数域内解答通过快速Fourier逆变换得到三维时域-空间域内结果.分析了车速和路基液体饱和度对地面振动及超静孔隙水压力的影响.结果表明,路基从完全饱和转为近饱和状态轨道中心处地面振动位移幅值变化显著;非饱和路基地面振动位移随时间衰减更快.距轨道中心8 m远处,同一速度下饱和路基路面振动持时大于非饱和路基;车速提高非饱和土振动持续时间变短,而饱和土地面振动持时变长.近轨道处200 km·h-1下地面振动位移幅值大于其他速度且均以相当速率快速衰减;地面振动加速度级在某些车速下的衰减会出现反弹增大现象,其位置与车速密切相关.轨道中心处超静孔隙水压力主要分布在地表下4.5 m内,最大幅值出现在1.5～2.0 m深,且随路基饱和度降低显著减小.

论文目录

• 1 计算理论与模型
•   1.1 路基控制方程的2.5D有限元格式
•   1.2 轨道模型
• 2 模型验证与计算参数
• 3 不同车速下非饱和路基地面振动位移时程分析
•   3.1 轨道中心处分析
•   3.2 轨道中心8 m远处时程分析
• 4 不同车速下非饱和土路基地面振动衰减特性
• 5 不同车速下非饱和土路基超静孔隙水压力
• 6 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 高广运,姚哨峰,孙雨明,杨成斌

关键词: 高速铁路,非饱和土,维有限元,地面振动,超静孔隙压力

来源: 同济大学学报(自然科学版) 2019年07期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,基础科学

专业: 地质学,铁路运输,建筑科学与工程

单位: 同济大学土木工程学院,同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海应用技术大学城市建设与安全工程学院,合肥工业大学资源与环境工程学院

基金: 国家自然科学基金(41772288)

分类号: TU435;U211.3

页码: 957-966

总页数: 10

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