夏志强,凌可胜,董克胜,徐小扣,沈 威,方火浪

(1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司,浙江 杭州 311122;2.杭州未来科技城建设有限公司,浙江 杭州 310012;3.浙江大学 建筑工程学院,浙江 杭州 310058)

0 引言

本文以杭州市地铁3号线曲线地段的某中学建设工程为研究对象,利用有限元软件ABAQUS和MIDAS GTS/NX,分别建立车辆-轨道系统耦合动力模型和隧道-土-桩-建筑物系统三维有限元动力模型,对地铁列车运行引起的新建学校建筑物振动响应进行计算与分析,并根据相关环境振动控制标准对建筑物的振动舒适性进行评价。

1 分析方法与计算模型

1.1 分析方法

地铁列车引起的环境振动是一个复杂的综合性问题,涉及车辆、轨道、隧道、地层、基础和建筑物的动力相互作用。为了简化该问题的复杂性,把整个动力系统分为车辆-轨道耦合动力子系统和隧道-土-基础-建筑物耦合动力子系统,两个子系统通过轨道支点(扣件)连接。采用车辆-轨道耦合动力子系统求解轨道支点力,将其应用于轨道与隧道的接触表面作为动力激励,计算隧道-土-基础-建筑物耦合子系统的振动响应。

1.2 车辆-整体道床轨道系统耦合动力模型

根据车辆-轨道耦合动力学理论,建立了图1所示的车辆-普通整体道床轨道系统的竖向相互作用动力模型。该模型考虑了车辆、钢轨、扣件和基础之间的相互作用,包括车辆子模型和轨道结构子模型。通过输入轮轨接触处的轨道随机不平顺,利用赫兹非线性接触关系得到轮轨之间的相互作用力,使车辆和轨道系统发生振动,然后利用轮轨之间的位移协调和力平衡条件,通过迭代计算,实现车辆与轨道的耦合,得到系统的动力响应。……