地铁移动荷载下饱和地基的动力响应分析

"地铁运行引起的饱和地基动力响应 (2010年) - 高广运，何俊锋，李佳 - 浙江大学学报(工学版) - DOI:10.3785/j.issn.1008-973X.2010.10.014 - 地铁移动荷载;饱和土;u-w格式2.5维有限元;Fourier逆变换;动力响应" 这篇2010年的学术论文主要探讨了地铁运行对饱和地基的动力响应影响，特别是在城市基础设施建设中这一问题的重要性不言而喻。研究采用了Biot的饱和多孔介质波动方程作为理论基础，该方程考虑了土壤中的水分和气体运动，以及它们与固体颗粒之间的相互作用。 研究人员通过对时间的Fourier变换将波动方程转换到频域，这有助于分析不同频率下的动力响应特性。接着，结合边界条件，他们利用Galerkin方法推导出了频域-波数域内的u-w格式的2.5维有限元方程。u-w格式是一种在解决波动问题时常用的表示方法，它可以更有效地模拟三维空间内的动力响应。通过快速Fourier逆变换，这些频域方程可以转换回时域-空间域，从而获得地铁运行引起的具体地基振动情况。 计算实例验证了这种计算模型的准确性和实用性。论文特别建立了一个地铁-隧道-饱和地基的动态相互作用模型，以模拟地铁列车通过时产生的移动荷载如何影响地基。研究发现，地铁荷载的加振频率对振动幅值和衰减规律有显著影响。这意味着地铁运行速度和周期会直接影响地面的振动程度。为了减少周围环境的振动，控制地铁荷载的自振频率被提出为一种有效的策略。 这篇论文提供了一种定量分析地铁运行对饱和地基影响的方法，并强调了优化地铁运行参数以减少环境振动的重要性。这些发现对于城市规划、地铁设计和环境保护具有实际指导意义，可以为未来城市交通建设和地下工程提供科学依据。