附件专题研究计画结案报告书内容规范-建国科技大学.docVIP

移動外力傳經連續彈性柱與地面藕合的振動效應分析 楊哲維 建國科技大學工業工程與管理系 摘要 本文將一移動外力作用在週期支撐彈性柱上，其所傳遞到地面任意點的振動效應，建立出一套數學模式，地  The Coupling Vibration Analysis of a Periodically Spring Supported Beam with the Ground by the Moving Forces Yang Jer-Weir Chien-Kuo Technology University Abstract In this proposed research, it intends to develop a general mathematical model to demonstrate the coupling vibration analysis of a periodically spring supported beam with the ground by the moving forces. This study will focus not only on the dynamic behavior of the ground but also on the effects of vary parameters of the moving speed and the support space. With different support space, bigger space causes larger vibration to the ground. However, when supports space enlarge to a certain degree, it will gain no more vibration reflections even the space increases. Moreover, different external force speed causes Doppler’s Effect. Also, with force speed increases, the peak point of spectrum caused by the vibration of ground structure will differ from the value of traditional Doppler’s Effect. Keywords: Moving force, Periodically supports, Vibration Analysis. 一、前言 目前國內已開始營運的台灣高速鐵路[1]，時速可達300公里，將南北交通的時間縮短為九十分鐘，加上其每日載客量預估超過三十萬人次，若同時再結合台鐵及都市捷運系統，必能發揮其高速運輸網路中的主軸角色，Krylov[2]的研究顯示，當列車速度超過地面雷利波(Rayleigh wave) 的速度時，高速列車對於地表將產生非常大的振動；在2007年的4月，法國的TGV列車就創下了574.8Km/Hr(159.7 m/s)的紀錄，90-120m/s)，而德國的磁浮列車，更將速度推進到581 Km/Hr(161.4 m/s)，顯見未來因列車的增速所引發的噪音及振動問題將日趨嚴重。高架橋樑節省用地面積，並減輕對沿線社區造成阻隔每小時250-300公里，-14]，/輪子交互作用產生的噪音問題[15-19]，，，。，Heckl[20]研究規則排列的支撐樑之波的傳遞現象為最早，文中指出在某些頻率帶內，波是可以由上一個跨距自由的傳遞到下一個跨距而不會有遞減的現象。但在這些頻率帶外，傳遞波就很快遞減下來。因此定義傳遞常數(propagation constant)，Mead[21]進一步利用此概念，探討等間距支撐的無限長樑，波的傳遞現象；指出在每個頻率下，固定支撐樑只會產生一個傳遞常數；而彈性支撐樑則會產生兩個傳遞常數。之後更有多位學者從事相關的研究，[22-24]，[25]及近似法[26]，，27-29]。[30-31]。另外，在對於受移動負載且有限長度之多跨距樑結構而言，有兩種分析的方法，即有限元素法與模態法[32-34]。有限元素法適用於固定的負載形式且跨距數較少的有限結構體上。模態法可以成功應用於分析較多跨距之有限長度Timoshenko樑在承受有移動且固定大小負載的問題。有關於移動力作用在樑上的問題：Mackertich [35]指出當移動力以高速離開簡支樑的瞬間，最大的偏移量會發生在跨距中間。Wang [36]研究多跨距Timoshenko樑結構承受等速移動的集中負載之隨機動態響應，指出結構內呈現位移(或彎矩)的最大平均