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第1章 绪论1

1.1为什么要研究地铁列车振动问题1

1.2地铁列车振动环境影响的复杂性3

1.2.1列车振动产生机理3

1.2.2列车振动的影响因素5

1.2.3研究涉及的学科领域5

1.3研究地铁列车振动问题的一般方法5

1.4地铁列车振动环境影响敏感度与动态预测评价思想7

1.4.1环境振动敏感度及其评价方法7

1.4.2地铁环境振动影响的动态预测评价思想12

1.5振动与波动问题基础15

1.5.1描述振动的物理量15

1.5.2分析域16

1.5.3振动量的统计形式19

1.5.4振动量及减振量的评价方式22

1.5.5描述波动的物理量24

1.6本书编写说明26

参考文献27

第2章 地铁振源特性与列车动荷载模拟28

2.1地铁振源概述28

2.2地铁振源计算模型研究31

2.2.1车辆动力模型31

2.2.2轨道动力模型32

2.2.3轮轨系统激励模型35

2.2.4轮轨接触力学模型36

2.2.5分析求解方法37

2.2.6轨道不平顺37

2.3基于有限元法的车轨耦合计算模型43

2.3.1车辆模型43

2.3.2轨道模型44

2.3.3轮轨相互作用46

2.3.4算例分析46

2.4基于解析的车轨耦合动力模型49

2.4.1模型假设及分析思路49

2.4.2列车在直线轨道匀速行驶问题53

2.4.3列车在直线轨道变速行驶问题56

2.4.4列车在曲线轨道行驶问题58

2.5实测法与经验法60

2.5.1实测列车动荷载法60

2.5.2实测荷载数定法61

2.5.3经验分析法63

参考文献63

第3章 振动在土体中的传播67

3.1弹性波动问题概述67

3.1.1弹性波67

3.1.2波的描述方法及其在土体中的传播69

3.1.3波的反射与折射70

3.2阻尼及其对振动衰减的影响72

3.3地形对振动传播的影响74

3.4内部点源Green函数及其求解75

3.4.1基本运动方程76

3.4.2波动方程求解78

3.4.3刚度矩阵83

3.4.4形函数86

3.4.5三维水平成层半空间或全空间土体的位移Green函数88

3.4.6算例91

3.5移动荷载作用下的自由场动力响应93

3.6振动波动衰减现象与振动放大区问题94

3.6.1地表放大区研究概述94

3.6.2地表放大区产生原因分析95

3.6.3基于半空间模型的单频振动波动衰减特性96

3.6.4隧道内作用冲击荷载时地表振动响应特性103

参考文献107

第4章 环境振动评价与控制标准109

4.1振动对人体的影响109

4.2区域及不同类型建筑物振动控制标准112

4.2.1中国标准112

4.2.2国际标准115

4.2.3美国标准117

4.2.4英国标准117

4.2.5德国标准118

4.2.6荷兰标准119

4.2.7瑞典标准120

4.2.8丹麦标准121

4.2.9挪威标准121

4.2.10意大利标准122

4.2.11日本标准123

4.2.12西班牙标准123

4.3建筑结构的振动标准124

4.3.1国际标准125

4.3.2德国标准125

4.3.3英国标准126

4.3.4瑞士标准128

4.3.5美国标准128

4.3.6其他学者给出的建筑物容许振动建议值129

4.4古建筑结构振动标准129

4.5精密仪器设备的振动标准133

4.5.1通用振动标准134

4.5.2 NIST振动标准139

4.5.3中国振动标准140

参考文献142

第5章 地铁振动经验预测方法147

5.1基于实测的经验判断法147

5.1.1测试情况147

5.1.2地铁振动强度分析150

5.2经验预测公式与模型153

5.2.1描述振动衰减的经验公式153

5.2.2美国交通振动评价体系156

5.2.3瑞典的轨道交通振动评价预测模型159

5.2.4国外其他轨道交通振动预测模型161

5.2.5中国地铁建设环境振动评价方法162

5.2.6算例165

参考文献167

第6章 地铁振动数值预测方法171

6.1轨道基础-隧道衬砌-环境地层系统分析模型的基本理论171

6.1.1土层模型的基本假定172

6.1.2建立“隧道—地层系统”的控制方程172

6.2有限元法174

6.2.1动力有限元建模的若干问题分析174

6.2.2算例184

6.3周期性有限元-边界元法187

6.3.1周期性系统187

6.3.2移动轴荷载的计算表达189

6.3.3算例192

参考文献203

第7章 地铁振动测试预测方法205

7.1半数值半测试预测方法205

7.1.1方法概述205

7.1.2描述室内外两点振动传递的物理量及转换关系207

7.1.3测点位置的选择212

7.2通过实测传递率的预测方法213

7.3基于脉冲锤击试验预测建筑物内振动响应215

7.3.1原理和方法215

7.3.2实例分析217

参考文献224

第8章 地铁列车振动对特殊敏感目标的影响225

8.1地铁列车对精密仪器的振动影响分析225

8.1.1列车振动对精密仪器设备的影响及危害225

8.1.2国内外交通振动对精密仪器影响研究概况226

8.1.3案例分析232

8.2地铁列车对古建筑物的振动影响分析244

8.2.1交通振动对古建筑的影响245

8.2.2古建筑物的环境振动影响分析248

8.2.3案例分析250

参考文献257

第9章 振动测试与实验262

9.1压电式传感器262

9.1.1压电式传感器原理262

9.1.2压电式传感器使用注意事项264

9.1.3测振传感器的选择264

9.2测试和实验数据处理方法265

9.2.1自相关分析和互相关分析265

9.2.2互谱分析与相干函数266

9.2.3传递函数266

9.3振动测试267

9.3.1隧道振动测试267

9.3.2地表与敏感目标振动测试268

9.4振动实验273

9.4.1单频激振实验273

9.4.2落锤激振实验276

9.4.3模态实验280

参考文献283

第10章 减振与隔振285

10.1减振与隔振的基本原理285

10.1.1振源隔振基本原理285

10.1.2敏感目标被动隔振基本原理286

10.2振源减振技术287

10.2.1扣件减振289

10.2.2轨枕减振291

10.2.3道床减振291

10.2.4车辆295

10.2.5减振设计应避免的误区297

10.3传播路径的隔振300

10.3.1空沟隔振和连续桩墙隔振301

10.3.2波阻块301

10.4敏感目标被动减振与隔振302

10.4.1建筑物整体隔振方法302

10.4.2建筑构件减振设计方法303

10.4.3精密仪器隔振304

参考文献306

附录 北京交通大学轨道减振与控制实验室研究成果简介309