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基于Biot饱和多孔介质U-W格式动力控制方程,采用Galerkin法和Fourier变换,推导了饱和土体2.5维有限元方程及黏弹性人工边界,建立了饱和土地基中空沟分析模型,并在波数域中进行求解,通过快速Fourier变换（FFT）进行波数展开,获得三维空间域中结果。算例分析了移动荷载作用下均质饱和土地基、分层饱和土地基、上覆单相弹性层饱和土地基3种饱和土地基模型中空沟的隔振效果。结果表明：饱和土地基中空沟的隔振效果不仅与空沟自身深度有关,还与地基中成层土体的分界面以及土体参数有关,波在不同土体分界面上的透射和反射会影响空沟的隔振效果;饱和土地基中上覆单相弹性层厚度对空沟的隔振效果影响显著,随着上覆单相弹性层厚度的增加,饱和土地基中空沟的隔振效果变好。 相似文献
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空沟是一种常用的连续隔振屏障,可以有效地降低人工振动。以位移为变量的二维格子法在波动问题计算中具有良好的适应性、高效性,兼备有限元与差分法的一些优点,应用该法针对层状地基中作用于路堤上的交通荷载引起振动的空沟竖向隔振问题进行了参数研究,分别考虑了上软下硬地基和上硬下软地基两种情况。研究结果表明：空沟宽度对隔振效果的影响较小;空沟深度与空沟的位置是影响隔振效果的关键因素,它们相互关联,其取值应综合考虑;在上述两类层状地基中,若空沟深度与上层土的厚度接近或相等均对竖向隔振不利;路堤高度越大对竖向隔振效果越不利。 相似文献
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为研究空沟对高速列车引起地基振动的隔振效果,在已有研究基础上改进出一种新的解析研究模型。模型中首次运用了饱和半空间模型来研究地基上隔振沟对高速列车的隔振效果;隔振沟则通过在饱和半空间土体上设置3个合适宽度、截面为矩形的弹性层来模拟;中间矩形弹性层为路堤,路堤上方放置了枕木与轨道。枕木与轨道分别通过纵向异性Kirchhoff薄板与Euler梁来模拟,饱和土地基采用Biot多孔饱和介质理论来描述。控制方程通过傅立叶变换与傅立叶级数展开,在变换域中进行求解。研究表明,随着列车运行速度的提高,空沟的隔振效果明显提高;饱和土体固-液相的耦合作用对隔振沟的隔振效果的影响明显,尤其当列车运行速度超过土体表面Rayleigh波速时,随着土体渗透系数的增加,空沟隔振效果显著降低。此外,列车运行速度超过土体表面波速时,饱和土地基上空沟的隔振效果明显优于相应单相弹性地基上空沟的隔振效果。 相似文献
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针对地基隔振控制，提出了一类新型的空沟?波阻板联合隔振屏障，并对其隔振性能进行了数值分析。首先，利用复伸展坐标变换，在频域内建立了完全匹配层（perfect matched layer, PML）吸收边界的控制方程；其次，利用Galerkin近似技术，给出了以位移为基本未知量的二阶非分裂格式PML的频域有限元计算列式；最后，通过数值算例分析了空沟?波阻板联合隔振屏障的物性参数（地基与波阻板的模量比）、几何参数（空沟深度、波阻板深度）以及载荷参数（振动波频率）等对其隔振性能的影响规律。结果表明，空沟?波阻板联合隔振屏障结合了空沟和波阻板各自的优势，可以有效地控制不同频率振源引起的地基振动。 相似文献
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根据饱和土Biot理论,在频域内提出了一种适用于弹性波波动问题的有限元-无限元解法,其中有限单元用于近场介质的模拟,而形函数基于一维解析解答的无限单元则被用于人工边界,它可反映波传递到无限远处的特性;应用该法计算算例,以证明其有效性与正确性。在此基础上,对饱和地基中空沟主动隔振效果进行了详细的数值分析,结果表明,空沟深度是影响隔振效果的主要因素,一般沟深越大,隔振效果越好;当沟深一定时,空沟到振源的距离不宜超过1.5倍饱和土剪切波长;空沟的宽度对隔振效果的影响相对较小。 相似文献
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饱和地基上列车运行引起的地面振动隔振分析 总被引：3，自引：0，他引：3
利用推导出的频域内饱和土的以土骨架位移u和孔隙水压力p表示的u-p格式的2.5维有限元方程,分析列车低速和高速运行条件下不同隔振措施的隔振效果,包括空沟、填充沟（混凝土墙）和混凝土板（波阻板）。其中轨道被简化为饱和地基上的Euler梁,通过沿轨道方向的波数变换将三维空间问题降为平面应变问题,对求解的结果进行Fourier反变换,获得三维时域-空间域内的解。研究表明：弹性地基和饱和地基上设置空沟和填充沟隔振效果相差不大,而设置波阻板隔振效果存在较大差异。列车低速运行时,空沟基本无隔振效果,填充沟在一定范围内有隔振效果,波阻板隔振效果最好;列车高速运行时,空沟在较大沟宽和较深沟深条件下才能达到较好隔振效果,填充沟和波阻板只需较小尺寸就能达到理想的隔振效果 相似文献
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上覆单相弹性层饱和地基上刚性条形基础竖向振动的混合边值问题 总被引：1，自引：0，他引：1
根据Biot动力控制方程,运用Fourier积分变换技术,并按照混合边值条件和连续条件建立了上覆单相弹性层饱和地基上刚性条形基础竖向振动的对偶积分方程,并将其退化到完全饱和地基的情形。通过引进正交多项式将对偶积分方程化为线性代数方程组,从而得到了上覆单相弹性层的饱和地基上刚性条形基础的竖向振动规律。通过算例分析得到,单相弹性层的厚度对动力柔度系数有着较大的影响,在单相弹性层厚度较小时（小于条形基础半宽的0.1）,动力柔度系数曲线与完全饱和的基本重合;完全饱和地基上刚性基础的竖向振动是上覆弹性层厚度Hn=0的特例。 相似文献
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与Aviles等学者的多重散射隔振理论相比较,采用更为完整的Fourier-Bessel函数系的级数展开表达式来研究弹性波入射下的多重散射问题。引入Graf加法定理,并结合位移和应力边界条件,推导了无限均匀弹性介质中任意分布的多个弹性圆柱体对于平面水平向剪切波(SH波)入射时散射系数的理论解析解。随后,取圆柱体分布于两条相互平行的直线上,则问题演变为双排弹性桩屏障对于弹性波的隔离问题。引入无量纲位移(屏障后土体总的位移与仅由入射平面水平向剪切波引起的位移的比值)和透射系数(屏障宽度范围内无量纲位移的几何平均值)的概念来研究屏障的隔振效果。重点讨论了双排桩间距h以及桩土的剪切模量比ξ对于屏障整体隔振效果的影响,阐述了双排桩屏障的隔振性状。特别地,当h=0时,该问题退化为常见的单排非连续屏障的隔振问题。 相似文献
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将一种称为Duxseal的工业填料用于自由场主动隔振，发展了一种带孔波阻板（WIB）填充Duxseal的隔振方法，即Duxseal-WIB隔振系统。采用薄层法基本解答作为格林函数的三维半解析边界元法，分析了Duxseal的隔振效果及性能，并对提出的Duxseal-WIB隔振系统进行了现场试验。结果表明，采用Duxseal作为主动隔振屏障可以有效起到振动隔振作用，对距离振源较远处地表位移的隔振效果优于距离振源较近处；土质参数的变化对Duxseal的隔振效果具有显著的影响；在一定范围内增加Duxseal直径、厚度或埋深均可有效提高其隔振效果，其中Duxseal顶面距地表埋深的影响尤为显著；此外，与传统WIB对比，Duxseal-WIB隔振效果较高且相对平稳，在列车运行250 km/h条件下，距离振源中心12 m处测振点X、Y、Z向的地表隔振可分别达到40%、39%和51%。 相似文献
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Ehsan Mahdavisefat Aliakbar Heshmati Hossein Salehzadeh Hamed Bahmani Mohsen Sabermahani 《Arabian Journal of Geosciences》2017,10(23):513
This paper provides a review of various investigations concerned with vibration isolation using trench barriers and factors affecting their performance, also extracts design recommendations, because there is no exact conclusion of researches in this field. Vibrations induced by different sources can be seriously harmful to structures and occupants. Geometrical parameters, soil characteristics, and filling material properties can affect a barrier’s performance. Investigators have applied analytical approach, finite element, boundary element, experimental, and field studies to identify relevant factors. Various geometrical parameters affecting trench’s isolation level were examined, among which depth of trench was found to be the most important, but in most cases, the width of the trench and source-barrier distance have a low effect. Shear-wave velocity ratio of filling material and surrounding soil has the most significant role of all material properties. Using high-energy-absorbing materials can lead to better isolation. The majority of studies consider soil and filling material’s behavior to be elastic, so changes in loading amplitude have no effect on vibration reduction. Finally, among special cases in vibration isolation by trenches, non-rectangular and multiple ones found to be economically satisfying and well-isolating barriers. 相似文献
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This paper is concerned with the vibration isolation efficiency analysis of total or partially buried thin walled wave barriers in poroelastic soils. A two-dimensional time harmonic model that treats soils and structures in a direct way by combining appropriately the conventional Boundary Element Method (BEM), the Dual BEM (DBEM) and the Finite Element Method (FEM) is developed to this aim. The wave barriers are impinged by Rayleigh waves obtained from Biot’s poroelasticity equations assuming a permeable free-surface. The suitability of the proposed model is justified by comparison with available previous results. The vibration isolation efficiency of three kinds of wave barriers (open trench, simple wall, open trench-wall) in poroelastic soils is studied by varying their geometry, the soil properties and the frequency. It is found that the efficiency of these wave barriers behaves similarly to these in elastic soils, except for high porosities and small dissipation coefficients. The efficiency of open trench-wall barriers can be evaluated neglecting their walls if they are typical sheet piles. This does not happen with walls of bigger cross-sections, leading in general to efficiency losses. Likewise, increasing the burial depth to trench depth ratio has a negative impact on the efficiency. 相似文献
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饱和土体中空沟对移动荷载被动隔振的 2.5D边界元法分析 总被引：1，自引：1，他引：0
根据饱和土Biot理论及移动荷载特性,采用积分变换方法,推导了半无限饱和土体频域-波数内的边界积分方程,讨论了2.5D边界积分方程中Cauchy的奇异性,并分析了空沟对移动荷载引起饱和土体振动的被动隔振效果。通过与已知文献结果比较,验证了算法的正确性。数值结果表明,采用2.5D BEM不仅可以解决具有复杂表面的移动荷载作用下动力响应问题,而且可极大减小计算工作量。对于饱和土体受高速移动荷载作用,空沟更能有效减小土体孔压、竖向位移的振幅;当荷载速度较小时,空沟对土体表面的水平向位移几乎不起衰减作用,甚至有放大效应。另外,随空沟距振源的距离增大,空沟能够更好阻隔土体表面波传播。 相似文献
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饱和土半解析边界元法及在双排桩被动隔振中的应用 总被引：1，自引：1，他引：0
针对均质饱和地基中双排桩远场被动隔振问题,首先,基于饱和多孔介质的边界元法,建立了以薄层法（TLM）基本解作为动力Green函数的饱和土半解析边界元法,该方法可有效地分析饱和半空间的土-结构动力相互作用问题。在此基础上,根据双排桩与周围土体的邻接条件,推导了双排桩对Rayleigh波散射的三维边界元方程;运用上述边界元方程,对双排桩的远场被动隔振问题进行了研究。结果表明：双排桩能够有效地降低屏障后的位移振幅,其隔振效果要优于单排桩;排间净距对隔振效果影响不大,而桩间净距则对双排桩隔振效果起控制作用。 相似文献