【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轨道抗震领域，具体涉及一种地震区有砟轨道能量分析方法。
技术介绍
1、铁路轨道是一种长线带状结构，在近断层地震作用下，轨道结构受到的影响较强。有砟轨道建设费用低、周期短、易快速修复，在地震多发条件下，具有更强的适应性。
2、高烈度地震释放的大量能量会对轨道结构产生不利影响，造成轨道结构损毁，危及行车安全。现有技术中，对于有砟轨道结构的能量传递及分析方法较为欠缺，传统的轨道结构地震动分析方法是采用地震台网检测到的实际地震动信号，或使用抗震设计规范中的反应谱直接输入到轨道结构中，这类地震动为时域信号，具有非均匀、非线性、非平稳的特点，难以获取地震波的频率特征，难以得到轨道结构在地震动作用下的响应规律，并且通过时域信号的变化也无法分析轨道结构中的能量传递特性。
3、因此，专利技术一种高地震烈度区有砟轨道能量分析方法，对于高烈度区有砟轨道结构形式的优化、提升列车的运营安全性均具有重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种地震区有砟轨道能量分析方法，以解决现有技术中对于有砟轨道在地震作用下的能量传递及分析方法较为欠缺的问题，实现对高地震烈度区有砟轨道的能量及其传递过程进行有效分析的目的。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种地震区有砟轨道能量分析方法，包括：
4、选取地震动场、建立有砟轨道模型；
5、将选取的地震动场输入至有砟轨道模型，进行地震动反应分析，得到有砟轨道的地震响应参数；>
6、对所述地震动场和地震响应参数做希尔伯特-黄变换，得到时频分布特征；
7、基于所述时频分布特征，计算地震响应参数在指定频域内的能量、地震区有砟轨道的能量系数。
8、针对现有技术中对于有砟轨道在地震作用下的能量传递及分析方法较为欠缺的问题，本专利技术提出一种地震区有砟轨道能量分析方法，本方法首先选取地震动场并建立待分析的有砟轨道模型，然后基于现有的理论模型仿真模拟方法，将所选取的地震动场输入至有砟轨道模型中，得到有砟轨道的地震响应参数。需要说明的是，此处的地震响应参数，是有砟轨道结构内指定位置的地震响应参数，其具体的纵向层位、水平位置等，可根据具体的分析要求进行适应性设定和选择，在此不做限定。
9、然后，本方法对所述地震动场和地震响应参数做希尔伯特-黄变换，得到地震动场和地震响应参数的时频分布特征；最后基于所得到的时频分布特征，计算得到地震响应参数在指定频域内的能量，以及地震区有砟轨道的能量系数。
10、可以看出，本方法创造性的提出了一种高地震烈度区有砟轨道能量分析方法，填补了现有技术的空白，可以更加准确、便捷的得到有砟轨道地震响应的能量特性；本方法可对有砟轨道不同位置进行地震能量分析，进而为分析轨道结构在地震作用下的能量耗散及传递规律提供了科学依据；并且，本方法的分析结果，可对于高地震烈度区有砟轨道结构形式的优化、高地震烈度区有砟轨道的加固措施等提供科学合理的指导依据，对于有砟轨道技术和轨道结构的多元化发展、提升列车的运营安全性等均具有重要的指导意义。
11、进一步的，选取的地震动场为：轨道结构抗震设计要求中的反应谱，或，地震台网测得的实际地震动谱。
12、进一步的，所述地震响应参数包括用于表征地震动场的第一参数、用于表征道床振动耗散能力的第二参数。
13、进一步的，所述第一参数包括以下任意一种或多种：颗粒振动加速度谱、速度谱、位移谱；所述第二参数包括道床横向阻力和/或支承刚度。
14、进一步的，得到时频分布特征的具体方法包括：
15、对所述地震动场和地震响应参数做经验模态分解，得到分解后的波形；
16、对所述分解后的波形做希尔伯特变换，得到时频分布特征。
17、进一步的，所述地震响应参数在指定频域内的能量通过如下公式计算：
18、
19、式中：e为地震响应参数在频域f内的能量；s(f)为地震响应参数的时域信号经希尔伯特-黄变换之后得到的频域信号。
20、进一步的，所述地震区有砟轨道的能量系数通过如下公式计算：
21、
22、式中：er为地震区有砟轨道的能量系数；x为轨枕横向位移；f1(x)代表道床横向阻力为12kn时，轨枕横向位移的变化曲线；f2(x)代表道床实际横向阻力与轨枕位移的变化曲线。
23、在一个或多个优选的实施方式中，还包括采用本申请的能量分析方法，计算有砟轨道在地震动场作用下，不同位置的能量、能量系数，基于计算结果得到有砟轨道的能量传递特性。
24、本方案中的不同位置，包括了有砟轨道的不同纵向层位和不同水平位置，使得本申请还可以对能量、能量系数在不同位置间的变化进行分析，得到地震动在有砟轨道结构中的传递、衰减情况，并分析有砟轨道结构的耗能能力，得到能量传递特性。其中，不同纵向层位如道床底部、中部、顶部，不同水平位置如边坡底中顶、枕端底中顶等。
25、进一步的，所述地震动场包括若干烈度不同的地震动。通过本方案可分析不同烈度时，有砟轨道结构能量的衰减情况和轨道结构耗能水平。
26、进一步的，所述能量传递特性包括：地震动在有砟轨道中的衰减和/或有砟轨道的耗能水平。
27、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
28、1、本专利技术一种地震区有砟轨道能量分析方法，克服了现有技术难以得到有砟轨道结构在地震动作用下的响应规律、很难分析轨道结构中的能量传递特性等问题，可以更加准确、便捷的得到有砟轨道地震响应的能量特性，填补了现有技术的空白。
29、2、本专利技术一种地震区有砟轨道能量分析方法，可对有砟轨道不同位置进行地震能量响应分析，进而为分析轨道结构在地震作用下的能量耗散及传递规律等提供了科学依据。
30、3、本专利技术一种地震区有砟轨道能量分析方法，对于高地震烈度区有砟轨道结构形式的优化、高地震烈度区有砟轨道的加固措施等提供科学合理的指导依据，对于有砟轨道技术和轨道结构的多元化发展、提升列车的运营安全性等均具有重要的指导意义。
31、4、本专利技术一种地震区有砟轨道能量分析方法，还可用于分析地震前后轨道能量系数的变化情况。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种地震区有砟轨道能量分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种地震区有砟轨道能量分析方法，其特征在于，选取的地震动场为：轨道结构抗震设计要求中的反应谱，或，地震台网测得的实际地震动谱。
3.根据权利要求1所述的一种地震区有砟轨道能量分析方法，其特征在于，所述地震响应参数包括用于表征地震动场的第一参数、用于表征道床振动耗散能力的第二参数。
4.根据权利要求3所述的一种地震区有砟轨道能量分析方法，其特征在于，所述第一参数包括以下任意一种或多种：颗粒振动加速度谱、速度谱、位移谱；所述第二参数包括道床横向阻力和/或支承刚度。
5.根据权利要求1所述的一种地震区有砟轨道能量分析方法，其特征在于，得到时频分布特征的具体方法包括：
6.根据权利要求1所述的一种地震区有砟轨道能量分析方法，其特征在于，所述地震响应参数在指定频域内的能量通过如下公式计算：
7.根据权利要求1所述的一种地震区有砟轨道能量分析方法，其特征在于，所述地震区有砟轨道的能量系数通过如下公式计算：
8.根据权利要求1～7中
9.根据权利要求8所述的一种地震区有砟轨道能量分析方法，其特征在于，所述地震动场包括若干烈度不同的地震动。
10.根据权利要求8所述的一种地震区有砟轨道能量分析方法，其特征在于，所述能量传递特性包括：地震动在有砟轨道中的衰减和/或有砟轨道的耗能水平。
...【技术特征摘要】
1.一种地震区有砟轨道能量分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种地震区有砟轨道能量分析方法，其特征在于，选取的地震动场为：轨道结构抗震设计要求中的反应谱，或，地震台网测得的实际地震动谱。
3.根据权利要求1所述的一种地震区有砟轨道能量分析方法，其特征在于，所述地震响应参数包括用于表征地震动场的第一参数、用于表征道床振动耗散能力的第二参数。
4.根据权利要求3所述的一种地震区有砟轨道能量分析方法，其特征在于，所述第一参数包括以下任意一种或多种：颗粒振动加速度谱、速度谱、位移谱；所述第二参数包括道床横向阻力和/或支承刚度。
5.根据权利要求1所述的一种地震区有砟轨道能量分析方法，其特征在于，得到时频分布特征的具体方法包括：
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：李毅，徐旸，郄录朝，余文颖，韩宏洋，李录壮，许良善，王红，高彦嵩，梁晨，赵一馨，
申请(专利权)人：中国国家铁路集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。