新型铁路沟屏障隔振数值分析

建立铁路交通引起的大地及敏感点振动分析模型,该数值计算模型由两部分组成,包括车辆-轨道-路基-大地耦合系统动力分析模型和大地-隔振屏障-建筑物耦合系统动力分析模型,运用大型通用有限元软件ANSYS对新型沟屏障的隔振效果进行分析,新型沟屏障包括梯形、倒梯形、三角型、倒三角形等,并将新型沟屏障的隔振效果和传统型式的沟屏障进行对比分析。结果表明:新型沟屏障的隔振效果优于传统沟屏障,表明可以通过改变沟屏障形状达到增加屏障隔振效果的目的,这是一项有益的探索。

水位变化对多空沟屏障远场隔振效果的影响研究

受季节性降雨的影响,雨季和旱季存在明显的水位波动。为分析地下水位升降对多空沟隔振效果的影响,建立了上覆单相弹性层饱和地基中空沟有限元分析模型。模型中考虑了沟中水的作用,算例分析了等沟深和不等沟深多沟屏障、沟壁倾斜多沟屏障和连续起伏地形屏障在不同水位下的远场隔振效果。计算结果与相应单相弹性地基进行对比,结果表明:土体渗透性低时,多数水位下不利于多沟屏障隔振;沟深为0.3LR(LR为R波波长)的三沟屏障通常可获得较理想的隔振效果(75%隔振率),但屏障在隔振效果最差的共振水位(0.6LR)下,空沟须贯穿上覆干土层才可获得75%隔振率;递减沟深屏障可有效降低上覆土层共振的不利影响;沟深较浅时,沟壁倾角越大,多沟的隔振效果越好,但对较深多沟的影响小;连续起伏的地形景观可作为一种有效的绿色隔振屏障。

空沟-波阻板联合隔振屏障的试验研究与数值分析

采用模型试验和数值模拟相结合的方法研究了空沟-波阻板联合隔振屏障对竖向简谐荷载的隔振效果。首先,对比了空沟-波阻板联合屏障与空沟屏障的隔振效果,试验结果表明:空沟-波阻板联合屏障在各个激振频率下的隔振效果均优于空沟屏障,在低频段最为明显。然后,结合完全匹配层吸收边界,利用COMSOL建立了简谐荷载作用下弹性半空间中设置空沟-波阻板联合隔振屏障的三维有限元模型,并通过加速度振幅衰减系数来评价隔振效果,研究了空沟-波阻板联合屏障的几何参数对其隔振效果的影响。结果表明:空沟-波阻板联合屏障的几何参数对其隔振效果影响较大。其中,空沟深度越大,隔振效果越好,但在频率较低时有所不同;波阻板深度以及屏障长度越大,联合屏障的隔振效果越好。此外,空沟-波阻板联合屏障更适用于近场主动隔振。

高速铁路连续屏障减振效果分析

采用傅里叶积分变换的方法求解轨道结构连续弹性三层梁模型在列车作用下的路基动荷载,并结合大型通用有限元软件ANSYS建立路基-屏障-大地有限元模型,边界上采用等效一致三维黏弹性人工边界来确保波穿过截断面时不产生反射;对比分析了典型连续屏障空沟、填充沟的不同屏障参数对高速铁路引起的环境振动的隔振效果,表明隔振沟越深,隔振效果越明显,增加沟宽对屏障的隔振效果影响很小;填充材料与土体的波阻抗差别越大,其隔振效果越好。