随着西北地区国民经济和基础设施建设的发展,越来越多的铁路路段设计为高架结构,重载列车向着大轴重、高车速的方向发展,使得列车在高架桥上行驶诱发的周边环境振动越来越大,导致沿线建(构)筑物的安全性和人体的舒适性问题愈发凸显,尤其是在西北高寒地区,还涉及到冻融环境作用下边坡的动力稳定性问题,严重地制约了我国重载铁路的发展。本文基于国家自然科学基金面上研究项目:重载列车对沿线构筑物振动影响评价和减振体系研究,以重载铁路高架桥诱发的周边构筑物振动为主线,在对朔黄重载铁路几个典型路段进行实测分析的基础上,运用随机振动理论,建立列车-高架桥-场地-建筑物系统的分析模型,提出了高架周边场地的振动传播与衰减规律的预测公式,并结合国内外相关标准评估了高架桥周边建筑物的振动响应和桥隧结合段冻融边坡的动力损伤,针对关键路段的敏感建筑,提出了合理的减(隔)振措施,主要研究内容如下:基于随机振动理论建立了重载铁路高架桥系统环境振动传播链条的理论分析模型。分别求出多节车厢对桥面作用力功率谱密度函数、桥墩对地面作用力功率谱密度函数、场地振动响应函数和场地上建筑物在桥墩多点平稳激励下的振动响应,通过场地速度功率谱实测值对本文理论分析模型进行验证,揭示了不同参数下列车-高架桥-场地-建筑物系统的振动传播规律。结合车桥耦合振动方程和ZH活载最不利布置,提出重载铁路简支桥动荷载的识别方法。通过建立车桥系统的振动方程,引入列车动荷载系数,结合实测桥跨中挠度时程,求出列车动荷载系数;结合规范的静力荷载,识别出列车动力荷载。结果表明:本文提出的列车动荷载计算方法,弥补了现有规范列车荷载没有考虑列车对桥梁的动力作用的问题。研究重载铁路周边场地振动波的衰减规律,提出重载铁路高架桥诱发地面振动速度的预测公式。在实测分析的基础上,通过建立高架桥-桥墩-场地系统的三维计算模型,合理引入改进萨道夫斯基公式来拟合地面点的质点峰值振动速度与距桥轴距离、列车载重、速度之间的关系,提出能量指标的概念,并建立能量指标与车速、车重之间的关系式。分析重载铁路周边建筑物的振动特性,评估建筑物的振动响应。运用朔黄铁路神山高架段和路基段的实测数据,对不同轴重、车速下建筑物的振动响应进行分析,研究发现:沿线建筑物振动以40Hz以内的低频振动为主,高架附近建筑物卓越周期更加明显,与GB/T50355-2018规定的限值对比,离轨道较近的建筑物的部分频段振动接近或超过限值,要采取相应的减振措施。分析列车动力荷载对高寒地区铁路沿线东风隧洞洞脸边坡的振动影响和损伤机理。基于室内冻融循环损伤试验和力学试验,分析不同孔隙率岩样在不同冻融次数下物理以及力学参数的变化规律;并通过扫描电镜试验分析不同含水量的岩样在不同冻融次数下的微观损伤演化特征;建立考虑岩体RHT损伤的隧洞-边坡模型,分析岩质边坡在列车动力荷载和冻融共同作用下的动力响应、变形特征和损伤分布。提出重载铁路高架桥诱发建(构)筑物振动的减振措施。研究三维隔振支座和蜂窝状波阻块对环境振动波的有效性,分析场地上不同参数建筑物的振动特性,验证蝶形弹簧组和隔振橡胶支座组合而成的新型三维隔振支座对框架结构三向振动的有效控制;分析蜂窝状波阻块的位置、深度、填充材料和填充方式对隔振效果的影响,结果表明:在近源处拟保护区范围内设置三排填充橡胶的蜂窝状波阻块能够有效减小场地上的低频振动。