1、近年來，中國鐵路實現(xiàn)了跨越式的發(fā)展，高速鐵路也初具規(guī)模，由此引發(fā)的環(huán)境振動勢必影響到鐵路沿線居民的正常生活。因此有必要開展高速鐵路引起的地面振動的研究，掌握其振動特性和傳播規(guī)律。本文以軟土地區(qū)高速鐵路無砟軌道為例展開研究。在總結(jié)了軌道交通引起的環(huán)境振動問題研究方法、基本研究內(nèi)容以及國內(nèi)外高速鐵路引起的環(huán)境振動問題的基礎(chǔ)上，本文利用車輛軌道耦合理論建立了列車-軌道垂向耦合模型，采用有限元方法利用ANSYS有限元軟件建立了路堤-地基二維有限

2、元模型和軌道-路堤-地基三維有限元模型，結(jié)合上述模型分別從二維和三維角度進行了研究。
　　 首先，利用簡化的路堤-地基二維有限元模型，研究了0～90Hz范圍內(nèi)簡諧載荷作用下的均勻彈性半空間土體和分層土體地面振動衰減規(guī)律。結(jié)果表明:簡諧載荷作用下的均勻彈性半空間土體的豎向地面振動呈波動衰減，頻率越高衰減越快，在距離線路一定的范圍內(nèi)地面振動的中高頻部分不容忽視;對于分層土體，地面振動隨距離衰減的波動更加劇烈，而且存在較為明顯的反彈現(xiàn)

3、象。
　　 接著，在諧響應(yīng)分析的基礎(chǔ)上，利用列車-軌道垂向耦合模型獲取沿線路縱向各個位置的路基表面上作用力作用于二維有限元模型中，研究高速列車運行于無砟軌道線路時引起的豎向地面振動加速度的時域、頻域特征以及傳播規(guī)律。利用平面應(yīng)變問題等效思想，得到作用在有限元模型路基表面的等效載荷，并發(fā)現(xiàn)其中高頻成分較為突出。仿真結(jié)果表明:雖然時域特征與實際差距較大，但是主頻在中頻范圍內(nèi)，而且與軸距引起的特征頻率較為接近;豎向地面振動加速度幅值在

4、近軌道處非常明顯，20m以后已很小且衰減緩慢;計權(quán)豎向地面振動加速度級的衰減在30m之前較為迅速，30m以后衰減較慢。
　　 最后，利用列車-軌道垂向耦合模型獲取沿線路縱向鋼軌扣件載荷，輸入到三維有限元模型中，進行高速鐵路引起的地面振動規(guī)律研究。通過豎向地面振動位移時程曲線發(fā)現(xiàn)，至少50m范圍內(nèi)豎向地面振動能夠明顯反映列車的經(jīng)過。沿垂直線路方向的振動位移能夠較為明顯反映土體特性和樁基加固對地面振動的影響。振動速度和加速度是振動位

5、移的一階、二階偏導(dǎo)，其中軸距引起頻率所在范圍20～50Hz的振動特征更加明顯。豎向地面振動加速度幅值和計權(quán)豎向地面振動加速度級沿垂直線路方向的衰減趨勢與二維模型較為接近，但受三維模型尺寸的限制整體偏大，而二維模型結(jié)果跟實測更為接近。受軌道不平順的影響，豎向地面振動位移、速度和加速度沿平行線路方向的變化并不均勻，豎向地面振動加速度幅值和計權(quán)豎向地面振動加速度級總體上存在較小差距，在一定程度上可以采用二維模型預(yù)測列車以350km/h及以上速