一种全信息高精度传递函数预测方法技术

本发明专利技术公开了一种全信息高精度传递函数预测方法，在频域内进行计算，考虑车轨系统的激振力序列的输入，通过解析或实测获取振源输入位置到敏感目标的传递函数序列进行振动预测，该方法包括解析传递函数快速预测方法、深孔激振实测传递函数预测方法和隧道内激振实测传递函数预测方法，解析传递函数快速预测方法用于初步预测阶段，深孔激振实测传递函数预测方法用于确认预测阶段，隧道内激振实测传递函数预测方法用于精准预测阶段。本发明专利技术的有益效果：可以考虑地铁列车激振作用的幅值及相位全部信息，可对地铁建设全周期的振动环境影响进行时域、频域、倍频程、z振级等所有参量的定量预测，具备高预测精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地铁列车振动环境影响
，具体而言，涉及一种全信息高精度传递函数预测方法。
技术介绍
目前进行地铁列车振动环境影响预测的方法有很多，主要有经验及半经验预测方法、解析及半解析预测方法、数值预测方法、实测传递比预测方法等。按照工程建设不同阶段的预测需求，预测方法分为初步预测、确认预测、精准预测三个不同的精度类别，不同的预测方法需要不同的预测精度，目前没有适用于全周期不同精度的预测方法。现有技术主要存在以下几方面缺点：(1)经验预测方法仅能提供Z振级的预测结果，无法提供频域预测量，并且其预测精度较低；(2)解析预测方法在计算过程中进行了大量的力学简化，影响预测的精度，且解析的处理方法导致了模型必须规则化，无法适用于多变的预测工况；(3)数值预测方法是使用最为广泛的预测方法，但是需要将地层进行简化处理，难以考虑包含地下水等的多元地层结构情况。地层参数无法精确获取，所以预测精度一般，同时由于网格单元过多，计算缓慢，预测效率较低；(4)较为先进的是基于实测响应传递比的振动预测方法，主要包含单点脉冲激励预测方法和在其基础上改进的人工单点列脉冲激励预测方法。如图1所示，人工单点列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全信息高精度传递函数预测方法，其特征在于，该方法包括解析传递函数快速预测方法、深孔激振实测传递函数预测方法和隧道内激振实测传递函数预测方法，在地铁建设过程中，对地铁列车振动所产生的环境影响的预测工作分为初步预测阶段、确认预测阶段、精准预测阶段，所述解析传递函数快速预测方法用于所述初步预测阶段，所述深孔激振实测传递函数预测方法用于所述确认预测阶段，所述隧道内激振实测传递函数预测方法用于所述精准预测阶段；其中，所述解析传递函数快速预测方法通过车轨耦合解析模型对车轨系统引起的振动输入的频域力序列进行求解，并通过土体解析模型对地层振动传递函数序列进行求解，将频域力序列和传递函数序列在频域内进行叠加...

【技术特征摘要】
1.一种全信息高精度传递函数预测方法，其特征在于，该方法包括解析传递函数快速预测方法、深孔激振实测传递函数预测方法和隧道内激振实测传递函数预测方法，在地铁建设过程中，对地铁列车振动所产生的环境影响的预测工作分为初步预测阶段、确认预测阶段、精准预测阶段，所述解析传递函数快速预测方法用于所述初步预测阶段，所述深孔激振实测传递函数预测方法用于所述确认预测阶段，所述隧道内激振实测传递函数预测方法用于所述精准预测阶段；其中，所述解析传递函数快速预测方法通过车轨耦合解析模型对车轨系统引起的振动输入的频域力序列进行求解，并通过土体解析模型对地层振动传递函数序列进行求解，将频域力序列和传递函数序列在频域内进行叠加复数运算得到地铁引起环境振动的地面预测点处的总振动响应；所述深孔激振实测传递函数预测方法通过车轨耦合解析模型对车轨系统作用于隧道基底的振动输入频域力序列进行求解，采用深孔激振实验得到实际地层振动传递函数序列，通过对距离的线性差值方法得到频域力序列处到预测点的地层振动传递函数序列，并通过隧道有限元模型得到频域修正函数序列，将频域力序列、频域修正函数序列和传递函数序列在频域内进行叠加复数运算得到地铁引起环境振动的地面预测点处的总振动响应；所述隧道内激振实测传递函数预测方法通过车轨耦合解析模型对车轨系统作用于隧道基底的振动输入频域力序列进行求解，并在隧道内通过脉冲激励实验得到隧道-地层振动传递函数序列，通过对距离的线性差值方法得到频域力序列处到预测点的隧道-地层振动传递函数序列，将频域力序列和传递函数序列在频域内进行叠加复数运算得到地表敏感目标位置处的总振动响应。2.根据权利要求1所述的全信息高精度传递函数预测方法，其特征在于，所述解析传递函数快速预测方法具体包括以下步骤：步骤A1，根据所述车轨耦合频域解析模型，在频域内计算得出地铁列车通过时，轨道系统作用于隧道基底的振源输入频域力序列Fn(ω)；式中，n为频域力的个数，即计算范围内包含的扣件个数；ω为角频率；步骤A2，根据所述土体解析模型得出单一频域力作用点到地面预测点的地层振动传递函数，即可计算得到地层振动传递函数序列Tn(ω)；式中，n为计算范围内包含的扣件个数；ω为角频率；步骤A3，将单一作用点处对应的振源输入频域力Fi(ω)和地层振动传递函数Ti(ω)在频域内进行相乘运算，得到单一频域力作用下预测点处的振动频域响应Fi(ω)×Ti(ω)；式中，i为频域力或传递函数的序号；步骤A4，将所有2n+1个振动响应结果进行带相位的复数叠加运算，得到地铁列车引起的地面预测点处的最终振动响应R(ω)； R ( ω ) = Σ i = - n n F i ( ω ) × T i ( ω ) . ]]>3.根据权利要求1所述的全信息高精度传递函数预测方法，其特征在于，所述深孔激振实测传递函数预测方法具体包括以下步骤：步骤B1，根据所述车轨耦合频域解析模型，在频域内计算得出地铁列车通过时，轨道系统作用于隧道基底的振源输入频域力序列Fn(ω)；式中，n为频域力的个数，即计算范围内包含的扣件个数；ω为角频率；步骤B2，通过深孔激振方法实测地铁荷载激振原位处至地表处水平距离等间距的k个传递函数序列Tk(ω)；式中，k为深孔激振实测传递函数的序号；步骤B3，根据轨道系统的扣件下方作用于隧道基底的振源输入力序列Fn(ω)作用位置到预测点的距离bn，得到实测的传递函数距离相邻的bk和bk+1对应的传递函数Tk(ω)和Tk+1(ω)；其中，bk＜bn＜bk+1；步骤B4，在每个频率点处以bk和bk+1为插值基点，采用线性插值算法根据Tk(ω)和Tk+1(ω)得到Fn(ω)对应的地层振动传递函数序列Tn(ω)；式中，n为频域力的个数，即计算范围内包含的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘维宁，吴总臻，王文斌，刘卫丰，孙晓静，马蒙，
申请(专利权)人：北京交通大学，中国铁道科学研究院城市轨道交通中心，
类型：发明
国别省市：北京;11