轨道随机不平顺影响下高速铁路地基动力分析模型作者：冯青松 雷晓燕 练松良来源：《振动工程学报》2013年第06期 摘要： 考虑轨道随机不平顺影响，建立了移动车辆有砟轨道路基层状地基垂向耦合振动解析模型。模型中，将虚拟激励法和解析的波数频率域法有效结合起来，直接由轨道不平顺的功率谱密度得到准确的动态轮轨力功率谱。将移动列车轴荷载和轨道随机不平顺引起的动态轮轨力考虑为傅里叶级数表示的谐波叠加形式，根据线性系统叠加原理，求得地基动力响应功率谱估计值与时程结果。利用在波数域内直接计算位移频谱、划分合适谐波区间等技术，显著提高了随机振动响应功率谱和时程的计算效率。对比分析了地基表面测点垂向振动加速度时程与频谱的理论计算与现场实测结果，证明了模型的合理性。关键词： 铁路路基； 轨道随机不平顺； 地基振动； 虚拟激励法； 口罩成型机谐波叠加 中图分类号： U211.3文献标识码： A文章编号： 10044523（2013）06092708
引言
高速列车在轨道上行驶时将引起轨道、路基及地基的振动，当振动波通过地基传递到建筑物基础时将诱发建筑物振动及辐射低频结构噪声，形成环境振动问题，对人们的日常生活和工作产生影响。路基及地基振动是铁路环境振动中最基本问题，是进行环境振动预测、减振及隔振设计的基础。影响地基振动的因素众多，如列车类型、行车速度、轮轨表面的平顺状态、轨道结构类型、路基及地基中土层分布及土体材料特性等。近年来国内外铁路工作者对高速铁路地基振动给予了大量关注，出现了许多有代表性的研究成果[1～17]。
在这些研究中，一般采用基于频率波数域的解析或半解析法[1～10]，数值计算方法如有限元[11光纤环网～14]、有限元边界元混合法等[15～17]番茄加速>藤球制作。数值计算方法具有强大的分析能力，能较好地适应复杂系统的不同状况，但当列车高速运行时，计算模型必须很大，计算时间步长需很短，这样计算成本很高，特别是在设计阶段，需进行大量的方案比较，此时数值计算方法的应用受到很大的限制。解析或半解析法通过适当的几何简化，能较好地分析复杂系统振动的基本特性，具有高效的计算效率，受到学者和工程师的推崇。文献[1～5]元数据管理平台采用解析法分析了移动轴荷载作用下轨道地基或轨道路基的振动响应，但未考虑车辆与轨道的耦合振动。文献[6不良图片过滤～8]将轨道不平顺考虑为谐波不平顺，通过车辆轨道地基耦合振动模型
分析了列车行驶引起的地基振动。文献[9]提出了轨道随机不平顺功率谱密度与地基表面位移功率谱之间的关系式，得到地基表面位移功率谱，但文中所建模型不能得到动态轮轨力，也很难应用于地基表面振动的时程分析。文献[10] 建立了分析轨道随机不平顺影响下地基振动的半解析模型，但由于使用了解析法、边界元法等多种理论方法，理论推导复杂，编程难度很高，计算效率较低。
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