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专利号: 202410936324X
申请人: 广东工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑土体性质空间变化的车致基础振动概率评估方法,其特征包括:

S1、获取列车运行时土体到建筑基础振动传递函数实测值,获取土体分层的动力学设计参数,获取建筑基础的结构设计参数,建立地表简谐均布应力作用下的列车‑均质分层土体‑建筑基础有限元模型,计算列车诱导的土体到建筑基础振动传递函数,生成大量土体性质空间变化的随机场样本并赋值到有限元模型中;

S2、使用步骤S1中对有限元模型的赋值,计算土体到建筑基础振动传递函数样本值,并将实测土体振动加速度级与有限元模型计算所得的土体到建筑基础振动传递函数样本值相加得到列车诱导建筑基础振动加速度级预测样本值;

S3、拟合建筑基础振动加速度级概率分布,得到建筑基础振动加速度级概率密度曲线图;

步骤S1中列车运行时土体到建筑基础振动传递函数实测值按以下公式计算:

其中,UC是建筑基础处的振动加速度实测值,US是建筑基础旁0.5m的地表土的振动加速度实测值,TF是列车运行时土体到建筑基础振动传递函数实测值;

步骤S1中生成大量土体性质空间变化的随机场样本并赋值到有限元模型中,包括:根据有限元模型的土体参数建立标准正态随机场矩阵U,对自相关系数矩阵R进行Cholesky分解,得到下三角矩阵,基于Cholesky分解中点法的标准正态随机场的计算公式为:H=LU;空间变化的土体参数遵循对数正态分布,计算土体参数变异程度;使用理论自相关函数来表示空间中两个不同位置上土体参数的相关性;将生成的土体参数随机场样本值赋值到有限元模型网格中;

步骤S1中地基土划分为若干层均质土层,均质土层的动力学设计参数包括土体密度ρ、土体弹性模量E、土体阻尼比ξ、土体泊松比v;

步骤S1中建立地表简谐均布应力作用下的列车‑均质分层土体‑建筑基础有限元模型,包括:令列车运行激励是统计独立的,将列车激励简化为转向架内双轮对的矩形简谐均布应力,以此计算列车诱导的土体到建筑基础振动传递函数,将计算结果与现场实测结果进行对比,以调整模型参数。

2.根据权利要求1所述的一种考虑土体性质空间变化的车致基础振动概率评估方法,其特征在于,建筑基础的结构设计参数包括建筑基础长度、建筑基础结构截面积A、建筑基础材料弹性模量Ec和材料密度ρc。

3.根据权利要求2所述的一种考虑土体性质空间变化的车致基础振动概率评估方法,其特征在于,土体参数变异程度表示为:其中, 和 分别是土体参数标准正态分布的标准差和均值; 和 分别为

土体参数对数正态分布的标准差和均值;COV是土体参数的变异系数;

使用理论自相关函数来表示空间中两个不同位置上土体参数的相关性:

其中,τx,τy,τz是空间中两个不同位置之间的相对距离;δh,δv,δw是随机场在相应方向上的自相关距离。

4.根据权利要求3所述的一种考虑土体性质空间变化的车致基础振动概率评估方法,其特征在于,步骤S3统计根据随机有限元计算所得的列车诱导建筑基础振动加速度级预测样本值,进行拟合概率分布拟合得到概率密度曲线图,计算所得的列车诱导建筑基础振动加速度级预测样本值遵循高斯分布,基于高斯分布的均值和标准偏差确定概率分布,并预测特定数值在高斯分布中出现的概率;高斯分布如下公式表示:其中,f(x)表示正态分布的概率密度函数,x表示特定频率下列车诱导建筑基础振动加速度,μ是列车诱导建筑振动加速度级平均值,σ是建筑振动加速度级标准差。

5.根据权利要求4所述的一种考虑土体性质空间变化的车致基础振动概率评估方法,其特征在于,步骤S3通过分析建筑振动加速度级概率密度曲线图,获得不同频率下列车诱导建筑加速度级的分布情况。