1、鐵路網(wǎng)的不斷完善與運行車速的不斷提高給人們的生活和出行帶來諸多便利的同時，也引發(fā)了困擾人們的環(huán)境振動問題。列車運行速度的提高使得車輛與軌道結構之間的動力相互作用加劇，振動的加劇可能威脅列車運行安全。與此同時，振動能量以彈性波的形式在地基土中傳播，對沿線居民的身心健康、臨近建筑物和精密儀器的正常使用等造成了越來越嚴重的影響。使得高速運行列車引起的振動問題備受關注。
　　本文以津秦客運專線橋梁段車致地面振動為研究對象，采用理論分析與現(xiàn)

2、場試驗相結合的研究方法，對高速鐵路橋梁段車致地面振動問題進行了較為系統(tǒng)的研究，主要工作和成果如下：
　　(1)在查閱國內外文獻的基礎上，對高架軌道交通引起環(huán)境振動問題相關領域的研究現(xiàn)狀進行了總結和評述，明確了本文研究的內容和方向。
　　(2)以高速鐵路上典型的CRTSⅡ型板式無砟軌道橋梁為研究對象，建立了頻域內的1/8車輛-板式無砟軌道-橋梁垂向耦合動力分析模型。詳細推導了該模型中各部分的導納以及動態(tài)輪軌力的求解公式，最終求

3、得支座反力?？紤]到多車輪同時作用于軌道結構時，車輪之間經(jīng)由車輛自身懸掛和點頭慣量以及軌道結構而發(fā)生的相互作用以及由于軸距和車輛定距的存在，輪軌接觸處的激勵出現(xiàn)時間滯后等問題，進一步建立了1/2車輛與4層疊合梁耦合的車輛-軌道-橋梁垂向耦合模型。在此基礎上，探討車輛和軌道模型的關鍵參數(shù)對動態(tài)輪軌力和橋梁支座動反力的影響。舍去影響很小的模型參數(shù)，僅保留影響較大的模型參數(shù)，最終得到求解支座反力的車輪與2層疊合梁耦合的車輛-軌道-橋梁垂向耦合模

4、型。
　　(3)基于薄層單元法，引入形函數(shù)表示層狀地基薄層單元內部沿垂向任意位置處的響應，結合伽遼金加權殘值法，得到薄層單元的單剛矩陣，引入粘性邊界條件，對層狀土的單剛矩陣進行集總得到總剛矩陣。對總剛矩陣進行譜分析，得到各土層層面上的特征值和特征向量，采用模態(tài)疊加法進一步求得層狀地基頻率-波數(shù)域內的位移響應。根據(jù)頻率-波數(shù)域與頻率-空間域內的位移關系，得到層狀地基頻率-空間域內的位移響應表達式。基于Fortran平臺編制了計算程序

5、，通過算例對程序進行了驗證，并對分層地基土的頻散特性進行了分析。
　　(4)基于薄層單元法的位移基本解，采用容積法建立了頻域內的三維層狀地基中樁基-地基耦合動力分析模型。基于Fortran平臺編制了計算程序，求解了樁基動力阻抗函數(shù)及地基土的動力響應。探討了樁基頂部受單位簡諧荷載時，基礎類型、土體剪切波速、土體密度和土體阻尼比等參數(shù)對地基土動力響應的影響規(guī)律。
　　(5)針對津秦客運專線橋梁段車致地面振動問題進行了現(xiàn)場測試，在

6、時域和頻域內對測試數(shù)據(jù)進行了分析，得到了不同車速下振動波在土體中的一些傳播規(guī)律，進一步指導和驗證本文的理論研究工作。
　　(6)基于本文提出的列車-軌道-橋梁垂向耦合振動分析模型和三維樁基-地基耦合振動分析模型，提出了分析高速鐵路橋梁段車致地面振動問題的頻域分析模型。通過列車-軌道-橋梁垂向耦合振動分析模型求出橋墩頂部的支座動反力，將其作用于三維樁基-地基耦合振動分析模型作為外部激勵，即可求出自由場地基任意一點的振動響應。理論分析