【摘 要】
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“要致富,先修路”,如果说21世纪是中华民族伟大复兴的时代,那么伴随中国梦的,一定是凿山开路的施工声,和轻轨、高铁等交通运输工具呼啸而过的轰鸣声。数据显示,我国运营铁路和运营高速铁路的里程数早已稳坐世界第一宝座,2019年我国运营高铁总里程数更是突破3.5万公里,在建高铁线路设计运行速度最高达到400 km/h。城镇化的进程加快,城市人口聚集,全国各主要城市的地铁轻轨数量和覆盖范围不断扩展,截止2
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“要致富,先修路”,如果说21世纪是中华民族伟大复兴的时代,那么伴随中国梦的,一定是凿山开路的施工声,和轻轨、高铁等交通运输工具呼啸而过的轰鸣声。数据显示,我国运营铁路和运营高速铁路的里程数早已稳坐世界第一宝座,2019年我国运营高铁总里程数更是突破3.5万公里,在建高铁线路设计运行速度最高达到400 km/h。城镇化的进程加快,城市人口聚集,全国各主要城市的地铁轻轨数量和覆盖范围不断扩展,截止2017年,全国已有34座主要城市地铁轻轨投入运营。工业加速发展,“中国制造”走向全球的背后,是工业设施设备的全速生产活动。交通、工业领域快速发展的同时,地铁、轻轨、高铁、机械设备引起的振动问题也逐渐凸显,如北京地铁4号线影响北京大学精密仪器工作,重庆李子坝轻轨穿楼而过等。对振动的研究,探索振动在空间中的传播规律,针对性的采取隔振措施等,具有重大的社会意义和经济价值。遗憾的是,针对振动与空间波传的研究,目前尚不完善,存在的主要问题有:（1）基于工程经验的结论,不够准确,不具有普适性,没有揭示空间波传的规律和机理;（2）理论研究只能研究单一问题,缺少一个可以应用于求解多个问题的通解;（3）使用数值模拟方法的研究,多基于三维单元,耗时耗力,效率较低。基于以上情况,本文对施加于半无限空间表面的动力荷载引致的系统响应进行了全面、深入的研究。研究主要包括以下几方面内容,并取得了创新性成果和结论:（1）基于三重Fourier变换,从弹性半空间的平衡微分方程和应力应变方程出发,推导了半无限空间响应的理论闭合解。通过算例展示了该闭合解可同时求解不同分布形式、不同运动形式的荷载引致的半无限空间动力响应,是可以反映半无限空间动力响应机理的通解;（2）深入分析了Yang等于2001年提出的2.5维数值方法思想,自编有限/无限元耦合程序,通过对比理论解,引入创新思路,将原仅用于研究直线移动荷载引致半无限空间动力响应问题的2.5维方法,进行了广泛的拓展和深度的挖掘。横向上,把2.5维方法用于研究非移动简谐荷载和曲线移动荷载相关问题;纵向上,给出了使用2.5维方法求解半无限空间应力、应变响应的解法思路;（3）进行了大量典型算例的计算分析,对半无限空间动力响应的规律和特殊现象做了总结和分析,对一些现象给出了相关解释。如移动荷载引致半无限空间响应的波传条件、传播角、多普勒效应、临界速度效应,离心力对系统响应的影响等。（4）开展了大量的参数分析数值实验,分析了空沟渠、填充沟渠、刚性基础等不同措施对不同类型振源的隔振效率,得出了可以用于指导工程实践的有用结论。研究发现,低频波穿越障碍的能力较强,在采取文中所述的几种措施时,应重点增大隔振措施的深度,并尽可能使隔振措施贴近被保护目标。
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