一种铁路周期性桥梁结构的近场纵波波速反演方法技术

本发明专利技术提供了一种铁路周期性桥梁结构的近场纵波波速反演方法。该方法包括：根据铁路参数、周期性桥梁结构参数、轨道不平顺参数和场地土参数构建车辆—桥梁—地基土动力相互作用模型；利用模型对铁路周期性桥梁结构在近场地基土的振动响应进行理论分析，计算得出地面振动速度响应理论值；在实际的铁路周期性桥梁结构周围进行场地振动测试试验，获取地面振动速度响应实测值；将地面振动速度响应理论值和地面振动速度响应实测值进行对比验证，根据对比验证结果进行频谱分析、时频分析和波速反演，得到铁路周期性桥梁结构的近场纵波波速。本方法基于周期性桥梁结构振动理论和多普勒效应进行纵波的波速测试，具有较好的时间分辨率和较为稳定的测试结果。率和较为稳定的测试结果。率和较为稳定的测试结果。

【技术实现步骤摘要】
一种铁路周期性桥梁结构的近场纵波波速反演方法


[0001]本专利技术涉及场地土波速测量
，尤其涉及一种铁路周期性桥梁结构的近场纵波波速反演方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济不断发展以及铁路科技水平的不断增长，我国的铁路建设在这十年里取得了举世瞩目的成就，一条条铁路线路应运而生。铁路列车在轨道上运行时，不可避免的会引起铁路轨道的振动，这种振动通过列车与轨道间的轮轨接触传递到桥梁上，而桥梁又通过支座传递给桥墩，进而引起桥墩周边场地的振动并以波的形式传播到近场和远场土体的任意位置。
[0003]场地土波速测量在地质勘探和土木工程方面已经有了广泛应用。在工程中，土层的剪切波波速是反映土体动力特性的重要参数，常被用来确定土层覆盖层厚度，判别砂土或粉土地基的地震液化、建筑场地类别、计算土体的动剪切模量等。剪切波波速的现有测试方法主要有单孔法、跨孔法、面波法和弯曲元法四种，其中常用的为前三种。单孔法和跨孔法在测量波速时，都需要假定地震波沿直线传播和介质成水平层状均匀分布，这就使得这两种方法在求解剪切波速时，精度上限会有限制。面波法主要通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁路周期性桥梁结构的近场纵波波速反演方法，其特征在于，包括：根据铁路参数、周期性桥梁结构参数、轨道不平顺参数和场地土参数构建车辆—桥梁—地基土动力相互作用模型；利用所述车辆—桥梁—地基土动力相互作用模型对铁路周期性桥梁结构在近场地基土内任一点的振动响应进行理论分析和数值模拟，计算得出地面振动速度响应理论值；在实际的铁路周期性桥梁结构周围进行场地振动测试试验，获取地面振动速度响应实测值；将所述地面振动速度响应理论值和所述地面振动速度响应实测值进行对比验证，根据对比验证结果进行频谱分析、时频分析和波速反演，得到铁路周期性桥梁结构的近场纵波波速。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据铁路参数、周期性桥梁结构参数、轨道不平顺参数和场地土参数构建车辆—桥梁—地基土动力相互作用模型，包括：所述车辆—桥梁—地基土动力相互作用模型包括车辆—桥梁时变系统的垂向随机振动分析模型、周期性桥梁结构频域有限元模型分析模型和桥梁群桩基础—场地土动力相互作用分析模型；所述车辆—桥梁时变系统的垂向随机振动分析模型用于基于结构动力学和有限元理论得到的车辆
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桥梁多自由度体系垂向运动方程，根据虚拟激励法基本原理将轨道不平顺等效为一系列简谐荷载，构造出车桥时变系统的虚拟激励输入形式，利用分离迭代法对车桥时变系统运动方程进行求解，得到车桥耦合系统的垂向随机动力计算结果和轮轨动态相互作用力；所述周期性桥梁结构频域有限元分析模型用于基于无限周期结构理论和频域有限元方法推导的桥梁结构频域有限元动力方程和频域有限元特征方程，得到列车荷载作用下基本跨荷载频谱的计算方法，根据车辆—桥梁系统计算得到的铁路列车结构动力响应和动态轮轨力计算出铁路列车通过时在墩顶和墩底产生的竖向反力；所述桥梁群桩基础—场地土动力相互作用分析模型用于基于具有理想匹配层的薄层法建立的场地土模型，并对场地振动的基本解以及动荷载作用下场地土动力响应进行推导和求解；利用容积法建立桥梁群桩基础
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场地土动力相互作用模型，推导基础动力阻抗函数和基础
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场地土振动频响函数，根据周期性桥梁结构频域有限元模型中计算得到的墩底反力计算出场地土内任一点处的振动响应。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的利用所述车辆—桥梁—地基土动力相互作用模型对铁路周期性桥梁结构在近场地基土内任一点的振动响应进行理论分析和数值模拟，计算得出地面振动速度响应理论值，包括：根据实际情况确定车辆和桥梁的相关参数，所述相关参数包括车速、车体质量、转向架质量、轮对质量、...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹艳梅，向棋，马蒙，李博洋，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：