1、城市軌道交通正處于一個(gè)高速發(fā)展期，為了順應(yīng)快速到來的城市化進(jìn)程，各主要大城市均大力發(fā)展新型、快速、高效的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)體系。同時(shí)，地鐵列車運(yùn)行引起的環(huán)境振動(dòng)問題也越來越受到人們的關(guān)注，已經(jīng)出現(xiàn)了大量的沿線居民集體投訴的情況，一些精密儀器使用單位及古建筑保護(hù)單位也提出了嚴(yán)苛的要求。然而，現(xiàn)有關(guān)于列車運(yùn)行引起環(huán)境振動(dòng)的理論分析模型在計(jì)算效率及分析精度等方面仍存在一定的不足，尚不能很好滿足地鐵規(guī)劃和建設(shè)的需要。因此，建立分析地鐵列車運(yùn)行引起

2、軌道、隧道及地層振動(dòng)響應(yīng)的準(zhǔn)確、高效理論模型，仍然是一個(gè)非常有現(xiàn)實(shí)意義的課題。
　　在此背景下，本文依托國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“地下列車運(yùn)行引起環(huán)境振動(dòng)預(yù)測模型研究(No.51008017)”和“基于現(xiàn)場脈沖激勵(lì)的地鐵列車振動(dòng)環(huán)境影響預(yù)測模型研究(No.51278043)”，針對(duì)地鐵列車運(yùn)行引起的軌道、隧道及周圍自由場地層的振動(dòng)響應(yīng)問題，建立了一套基于無限-周期結(jié)構(gòu)理論的完善分析方法。論文對(duì)該理論分析方法及其相應(yīng)計(jì)算模型進(jìn)行了深入的

3、研究，并對(duì)地鐵常用軌道型式的動(dòng)力特性進(jìn)行了探究，主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)將無限-周期結(jié)構(gòu)理論應(yīng)用于軌道結(jié)構(gòu)，在頻域內(nèi)推導(dǎo)了移動(dòng)諧振荷載作用下普通道床軌道及浮置板軌道動(dòng)力響應(yīng)的求解方法。該方法最大的特點(diǎn)為:可將無限軌道動(dòng)力響應(yīng)的求解問題映射于軌道結(jié)構(gòu)的一個(gè)基本元內(nèi)進(jìn)行。
　　(2)將固定荷載視為移動(dòng)速度為零的移動(dòng)荷載，推導(dǎo)了固定位置諧振荷載作用下浮置板軌道動(dòng)力響應(yīng)求解的廣義波數(shù)算法，進(jìn)而以該算法對(duì)浮置板軌道的基本動(dòng)力特性

4、及軌道各參數(shù)對(duì)動(dòng)力特性的影響進(jìn)行了細(xì)致分析。
　　(3)針對(duì)列車-軌道激勵(lì)系統(tǒng)，以移動(dòng)諧振荷載作用下軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的求解方法為基礎(chǔ)，利用傳遞矩陣、傅里葉積分變換及坐標(biāo)變換等方法，采用移動(dòng)荷載狀態(tài)激振，在頻域內(nèi)建立了基于無限-周期結(jié)構(gòu)理論的車軌動(dòng)力耦合模型（包括列車-普通道床軌道動(dòng)力耦合模型及列車-浮置板軌道動(dòng)力耦合模型兩類）。運(yùn)用該模型，可以對(duì)列車引起環(huán)境振動(dòng)的振源進(jìn)行準(zhǔn)確高效分析。
　　(4)應(yīng)用基于無限-周期結(jié)構(gòu)理論建

5、立的車軌動(dòng)力耦合模型對(duì)DTVI2扣件軌道、Ⅲ型減振器扣件軌道、預(yù)制短浮置板軌道及現(xiàn)澆長浮置板軌道區(qū)段的車軌耦合系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)力分析及比較，驗(yàn)證了模型的正確性及適用性，明確了各型軌道在地鐵列車作用下的動(dòng)力特性。
　　(5)在新型車軌動(dòng)力耦合模型的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地建立了分析列車運(yùn)行引起軌下基礎(chǔ)-隧道-地層系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)的薄片有限元-無限元耦合模型。該模型以有限單元來描述軌下基礎(chǔ)、隧道及近場地層，以無限單元來描述遠(yuǎn)場地層，以提供良好的邊界條

6、件。其最大特點(diǎn)為:只用對(duì)地鐵線路的三維軌下基礎(chǔ)-隧道-地層系統(tǒng)的一個(gè)縱向薄片范圍（基本元）進(jìn)行建模，就能對(duì)列車引起環(huán)境振動(dòng)進(jìn)行分析。因此，該模型在分析地鐵振動(dòng)環(huán)境影響問題時(shí)具有很高的計(jì)算效率及很強(qiáng)的計(jì)算能力。
　　(6)對(duì)由新型車軌動(dòng)力耦合模型及薄片有限元-無限元耦合模型有機(jī)組合成的地鐵列車引起環(huán)境振動(dòng)理論分析方法進(jìn)行了總結(jié)，進(jìn)而應(yīng)用其進(jìn)行了實(shí)際案例分析。計(jì)算結(jié)果表明，由于考慮問題全面、對(duì)問題各系統(tǒng)均建立了較為符合實(shí)際的高效模型，