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随着现代经济的高速发展进步,轨道交通在城市经济的发展中地位不断上升,在带来巨大经济和社会效益的同时,也导致了日益严峻的噪声、振动污染等环境问题。 目前针对轨道交通振动环境影响的问题上,国内外研究者从多个角度对这一问题进行了研究探索。本文的主要研究内容是通过实验测试得到北京地铁四号线的振动数据,分析地铁振动传播的一般规律,进一步建立地铁车辆—隧道与轨道基础—地层结构的整体有限元模型。在有限元模型的基础上分析影响振动传播的主要因素,并根据声子晶体理论设计、优化隔振结构,最终结合前文研究提出了基于周期性排桩结构的整体隔振措施及策略。 首先,研究了地铁振源产生及传播的基本原理,对研究轮轨振动源进行仿真及地铁振动源进行分析,同时利用有限元方法,建立了地铁车辆—隧道与轨道基础—地层结构的二维数值仿真模型,分析地铁振动传播的一般规律,通过对比各个物理量变化对地表产生的振动响应,从而分析各个物理量对地表不同距离处能量分布的影响。 其次,详细探讨了对北京地铁四号线北宫门站的地铁振动情况实际测量过程及相应结果。测试结果得到了地铁轨道、道床、隧道壁及测试面地表位置处的振动加速度时域、频域数据,并在此基础上对比不同测试面下的振动加速度情况进行详细分析。同时介绍了振动污染的环境评价指标,得到了个测试面的铅垂方向Z振级最大值。 最后,基于周期性声子晶体理论,建立用于对地铁产生弹性波进行隔振的周期性声子晶体结构。通过Comsol有限元分析软件建立了二维、三维有限元模型,并对各种结构进行参数优化,为隔振结构的优化提供了理论依据。对地层中传播的体波(P波,SV波)、类Lamb波与Rayleigh波分解进行研究。最终结合前文所有内容,对地铁隔振提出了综合性的治理方案,并通过有限元仿真,验证了方案的可行性,为城市地铁在传播路径上的排桩隔振结构设计提供了参考依据。