地铁列车引起与地铁合建建筑结构环境振动特性现场测试分析

对地铁列车引起与地铁合建建筑结构环境振动响应进行现场测试,从时域和频域角度分析地铁列车引起合建建筑结构环境振动特性。分析地铁列车引起地铁合建建筑结构环境振动传播规律及频率分布特点,结合振动控制标准对环境振动进行了评价。研究结果表明,在地铁列车荷载作用下,合建建筑结构的振动幅值随距振源距离增大而减小;合建建筑结构上部结构的振动频率分布特性基本上与地铁线路结构一致,主要集中在20~80 Hz范围内;合建建筑结构横向环境振动水平比垂向环境振动小,振动响应幅值约为垂向的0.8倍,但两者处于同一水平,甚至在部分频率范围内比垂向速度振动水平高。     

橡胶弹簧浮置板道床对车体振动影响的试验研究

为研究橡胶弹簧浮置板道床对地铁列车振动的影响,对列车通过普通整体道床和橡胶弹簧浮置板道床时车体的垂向和横向振动加速度进行现场试验,测试结果表明:列车运行时,车体垂向振动幅值波动较大,且两节车厢连接处的垂向振动幅值大于车厢中部;车体横向振动加速度幅值变化较为平稳,车厢中部和两节车厢连接处的横向振动幅值基本一致;列车通过橡胶弹簧浮置板道床区段时车体振动加速度幅值约为普通整体道床区段的1.5～2.2倍,且车厢中部振动加速度幅值增大较两节车辆连接处明显。     

南昌地铁4号线列车运行对南昌西站站房结构的振动影响

对南昌西站综合交通枢纽进行模型仿真,从时域和频域的角度分析南昌地铁4号线对该站的振动影响。研究南昌地铁4号线在不同行驶速度、不同隧道埋深下的振动传播规律及频率分布特点。研究结果表明,在地铁列车荷载作用下,南昌西站的振动幅值随着振源距离增大而减小,在地面距离轨道中心线24~36 m、60~72 m的区域出现振动放大区。车站不同结构层的振动频率分布特性基本一致,主要集中在0~60 Hz范围内。车站结构横向环境振动水平比竖向环境振动小,竖向振动响应与横向、纵向的振动响应频域分布较为一致。车站结构关键点出现最大振级的频率随着结构高度的增大逐渐向低频移动。     

地铁列车引起的地面振动响应测试分析

在深圳地铁1号线附近一振动敏感区进行了地面垂向振动测试,分析了南北列车单独通过和双线列车同时通过三种工况下地面振动响应规律。结果表明：地铁列车单线通过时地面垂向振动响应总体上随距隧道中线水平距离增加呈波动性下降趋势,地面振动垂向分频最大振级在距隧道中线水平距离4.5 m处最大;南线列车单独通过引起的振动经过北线隧道时,隧道结构对其振动响应有一定影响;在距北线隧道中线水平距离10 m处,双线列车同时通过时地面振动垂向分频最大振级比北线列车单独通过时增大7.8%。评估地铁对邻近敏感建筑物的影响时,建议考虑双线列车同时通过时振动叠加所造成的影响。     

地铁隧道列车运行诱发环境二次振动初探

建立了车-线-隧道耦合动力学模型,输入实际的列车、轨道、隧道承力结构参数,获得地铁列车运行时的隧道承力结构动态激励。在此基础上,综合运用有限单元法和无限边界元法,建立了隧道-土体-建筑动力耦合模型,分析隧道周围土体及沿线建筑物的受振特性,探析地铁列车振动对环境的影响规律。结果表明:地铁列车运行引起周围环境的二次振动为低频振动,且主要为竖向振动和横向振动;列车通过时,地面竖向振动最大值出现在距离隧道中心线10 m处,竖向振动加速度除了在距离隧道中心线45 m点出现反弹外,其他各点的振动加速度幅值基本上都是随着距离的增加而逐渐减小;随着传播距离的增加,较高频率的振动成分幅值衰减较快。     

轮轨激励下高速列车齿轮箱箱体振动特性分析研究

齿轮箱装置作为高速动车组牵引系统的重要传动设备,在运用过程中承受来自于轮轨激励的冲击作用。为探索高速列车齿轮箱箱体在轮轨激励下的振动特性,在武广客运专线对箱体进行线路试验,获得箱体在新轮和磨耗轮2种状态下的振动特性,并通过加速度幅值谱和定义等效加速度幅值的方法对比分析振动信号。试验结果表明,箱体在列车磨耗轮状态下的加速度振动幅值要低于新轮状态,其中横向、垂向振动幅值分别降低50%和67%,一定程度的磨耗改善该型箱体的振动特性;应用等效加速度幅值法获取箱体不同部位之间的振动关系,数据分析结果验证该方法的有效性和适用性。该研究对确保高速列车传动系统运用安全和箱体新型结构的设计提供参考。     

我国地铁与建筑物合建体系研究评述

在总结我国分离式和合并式合建建筑振动转播路径和动力特性的基础上,评述不同类型的既有合建建筑动力响应及振动控制的工程实测和数值分析的研究现状。结果表明:相较于临近地铁建筑,合建建筑在振动强度、激振频段、低频敏感频段、水平振动量级和振动形态等方面具有显著不同;为改善合建建筑的振动环境,可通过降低车体重量、改善轮轨接触面和选择适合的减振轨道与扣件等手段对振源进行振动控制,还可采用整体浮置或局部浮置等隔振方法进行上部结构振动控制。为此,应在适用于合建建筑的通用耦合计算模型、减振轨道实际控制效果、制定匹配合建建筑的振源频率、开发具有针对性的隔振装置产品、浮置隔振中参数优化与关键部位的构造设计等领域进行深化研究。     

地铁列车振动荷载对下叠并行新建城际铁路盾构隧道的动力响应分析

以新建佛莞城际铁路盾构隧道与广州地铁3号线明挖段矩形隧道交叠并行工程为依托,研究地铁列车通过明挖隧道时产生的振动荷载对下部新建盾构隧道衬砌结构的动力响应,并对不同列车振动荷载下新建盾构隧道衬砌结构的动应力进行了分析.使用激振力函数法模拟地铁列车振动荷载,选取下部新建盾构隧道典型监测断面的监测点来研究在地铁列车振动荷载作用下衬砌结构的振动加速度、应力和竖向位移响应特性.结果 表明:轨道结构质量越差,列车运行速度越快,车体质量越大,列车振动荷载的幅值也相应增大;在地铁列车振动荷载作用下新建盾构隧道衬砌结构存在着明显的动力影响区;新建盾构隧道衬砌管片竖向位移曲线呈"W"形,且拱顶处的竖向位移幅值最大;随着地铁列车运行速度加快,新建盾构隧道的竖向沉降亦随之增大,地铁列车运行速度每增加30 km/h,隧道衬砌结构的竖向沉降平均增加2.66％.     

临近地铁的燃气设备振动特性及隔振措施分析

对燃气设备自身运行的振动特征及临近的地铁线路列车经过后叠加的振动响应特性进行了现场测试,分析了地铁线路对临近的燃气设备的振动影响特征.以某地铁线路下穿燃气调压站实际工程为案例,对燃气设备应对地铁列车振动的控制措施及其效果进行了研究分析.研究结果表明:地铁列车通过时,周边燃气设备的振动速度幅值增加明显、加速度幅值变化较小;燃气设备自身运行主要产生100 Hz以上的高频振动,而地铁列车振动影响主频集中在20～80 Hz;实测的地铁列车对燃气设备振动加速度级增大值可达10 dB以上.     

西安地铁2号线永宁门区段列车运行振动对其上部文物影响实测分析

在西安地铁2号线永宁门区段进行振动监测。通过振动实测结果,分析地铁列车单独运行时在不同运行速度工况下的地铁隧道、永宁门城墙、永宁门城楼的振动响应。结果表明:与普通轨道相比,钢弹簧浮置板道床的隧道壁水平向振动加速度幅值能减小45.1%,隧道壁垂直向振动加速度幅值能减小29.2%;永宁门城墙水平向、垂直向最大振动速度均为0.035 mm/s,永宁门城楼水平向、垂直向最大振动速度分别为0.083 mm/s和0.047 mm/s,均满足相关标准限值和国家文物局的建议值要求;地铁列车运行速度变化对其上部文物振动速度有一定的影响,但影响较小。     

基于某城市地铁激励的邻近建筑振动响应预测

研究目的:某城市地铁正在建设,为取得较为可靠的地铁运行对邻近建筑振动影响的预测精度,有必要对地质条件较为特殊的该城市地铁沿线开展特定研究。本文针对该城市中软Ⅲ类场地土,建立地铁列车-轨道垂向耦合振动数值模型及隧道-土体-建筑有限元模型,参考该城市地铁参数,对邻近地铁的一般建筑在地铁运行时的振动响应作出理论预测。研究结论:(1)地铁邻近建筑的振动主频体现为结构的自振频率,且建筑低层存在地铁激励的中高频反弹区;(2)列车车速和单双线运行将显著干预邻近建筑的振动响应峰值,但对建筑的振动形态无明显影响;(3)多层建筑至隧道中心水平距离在5 m范围内,小高层与高层建筑在10 m范围内或30~40 m的振动放大区内,车速超过60 km/h时,邻近建筑全部或部分楼层振动响应可能超越相关振动限值,需进一步考虑减振控制;(4)该研究结论可为地质条件相似地区的地铁设计施工及未来的振动控制提供理论和技术支持。     

列车振动荷载作用下高速铁路近距地铁平行隧道的动力响应特性分析

为研究高铁列车和地铁列车同向以不同速度行驶时的振动对高铁隧道衬砌结构的影响,采用模拟的列车振动荷载,在铁轨上施加对轮轴的模拟振动荷载并考虑列车速度来研究同向列车振动荷载下高铁隧道衬砌的动力响应特性。结果表明:在同向行驶的列车振动荷载作用下,对于隧道特定监测点而言,存在一个列车行驶振动响应的影响区,列车行驶至该监测点时,其振动响应最大;高铁隧道中部横断面衬砌振动响应从上到下逐渐增大,拱脚、拱底竖向应力幅值分别为拱腰的1.63、2.26倍,加速度最大幅值分别为拱腰的1.21、1.29倍。     

更换减振扣件前后地铁运营引起地面振动的研究

选择北京地铁5号线宋家庄—刘家窑区段,在更换减振扣件前后2次测试地铁正常运营引起的地面水平及垂向振动加速度,对其进行频谱分析;建立轨道—隧道—土层的三维有限元模型,利用实测数据,研究垂直于地铁线路方向不同距离的振动加速度响应规律。结果表明:地铁线路位于曲线段时,地面水平与垂向振动加速度峰值和有效值基本相等;在安装DTⅥ2扣件的轨道地段,地铁列车运营引起的地面主要振动频率为40～80 Hz,在安装Vanguard扣件的轨道地段为20～40 Hz,说明Vanguard扣件有较突出的减振效果;随着距地铁隧道中心线距离的增加,地面振动加速度响应表现出衰减的趋势,在离开隧道轴线一定距离处,存在地面振动加速度放大区,水平和垂向振动加速度放大区的位置有所不同。     

曲线地段地铁诱发的大地振动规律探讨

以南昌地铁1号线的某标段工程为研究背景,建立曲线地段的轨道—隧道—大地三维有限元模型,同时考虑竖向和水平向轮轨作用力的影响,计算得到了地铁列车通过曲线时诱发的环境振动。计算结果表明:当曲线的半径一定时,地铁在曲线地段运行引起的钢轨、隧道壁和地面振动响应均与列车行驶速度密切相关;曲线地段地面水平向振动加速度级要大于竖向,平均高出5 d B;水平向和竖向振动加速度级均表现出随着与隧道中心线间距离的增加而呈波动性衰减特性,频率越高振动加速度级衰减的速度越快;环境振动在衰减过程中都会出现放大区,竖向和水平向的振动放大区出现的位置有所不同,但振动放大区的主频差别不大。     

轨面不平顺对高架支承块轨道结构振动特性影响试验研究

针对轨面不平顺对高架支承块轨道结构振动特性的影响进行现场试验,分别从时域和频域对比分析不同轨面不平顺状态下轨道结构的振动响应,重点考虑10～1 000 Hz频率范围内的振动.分析结果表明:轮轨冲击力和轨道结构振动加速度幅值随轨面不平顺幅值的增加而增大,同时也受到轨面不平顺类型和波长分布的影响;轨面不平顺引起的钢轨振动频率主要分布在50～1 000 Hz的范围内,承轨台、桥面板垂向振动频率分布在40～200 Hz的范围内,轨面不平顺的波长分布是影响轨道结构振动频率分布特性的主要因素之一;降低谐波型轨面不平顺幅值0.2mm,可以减小钢轨垂向振动水平14.1dB.建议将轨面不平顺谱加入轨道质量的评价指标中.     

运营列车作用下地铁车站与临近立交桥的振动响应特性

依托太原地铁2号线西涧河站与尖草坪立交桥共建工程,将模拟的列车振动荷载施加在地铁铁轨上,同时对地铁列车施加速度场,提取地铁车站与临近立交桥不同位置的速度,加速度及位移值进行振动响应特性分析。结果表明:地铁车站各断面上同一部位测点的振动响应变化规律相似,即地铁列车通过该测点时,其振动响应最剧烈;地铁列车通过监测断面时,该断面上地铁车站与立交桥的振动响应最明显;同一监测断面地铁车站有车行驶层梁、柱和底板的振动响应均大于无车行驶层,无车行驶层和有车行驶层底板的振动响应均最明显;同一监测断面立交桥承台顶的振动响应大于桥墩顶。     

列车荷载作用下高铁隧道下有小净距地铁隧道穿越时的结构动力响应特性模拟分析

基于某地铁线路以极小净距下穿京张高铁盾构隧道工程,采用人工激振函数模拟列车振动荷载,分析不同工况下的隧道动力响应特性,探讨了高铁隧道结构的振动加速度、振动速度及竖向位移规律。模拟研究结果表明:隧道监测点振动幅值变化不仅与振动强度有关,还与激振源荷载作用位置有关,高铁隧道中心截面前后±15 m范围内的位移响应最大;隧道交叉位置呈现显著的振动放大现象,造成列车动荷载影响下衬砌结构薄弱区;振动响应总体趋势为自仰拱向拱顶逐渐衰减,即仰拱为隧道振动响应的最不利位置;考虑不同工况,高铁隧道结构的最大振动加速度、振动速度和竖向位移分别为110.204 mm/s~2、3.006 mm/s、0.043 4 mm,低于结构安全振动控制标准的限值,满足安全要求。     

地铁头车-轨道耦合振动分析

将车体、构架和轮对视为多刚体系统,钢轨视为由有限间隔的离散轨枕支承的无限长Timoshenko梁,建立了地铁头车-轨道耦合动力学模型.以轨道不平顺作为输入激扰,计算了整车的振动响应,获得了二系空气弹簧与车体接触点处在三维空间内的振动载荷,发现轨道不平顺在垂向和横向引起的激励载荷幅值较大,而在纵向引起的激励载荷幅值较小.     

2万t重载列车制动与起动条件下轮轨动力特性试验研究

为探明长编组、大轴重运输条件下车辆和轨道的动力相互作用问题,基于现场试验方法,研究了2万t重载列车制动与起动条件下的轮轨动力特性,初步掌握了大轴重重载列车制动与起动条件下轮轨作用力、轨道结构位移和振动加速度的响应特征和变化规律,揭示了重载列车制动与起动状态对轮轨性能影响的差异。研究结果表明:列车制动对轮轨垂向力和轨道结构振动加速度的影响较大,其影响随制动时间的增加而逐渐减小;列车起动过程中轮轨垂向力和轨道结构振动加速度随起动时间的增加而增大;列车制动和起动对轮轨横向力及轨道结构位移的影响不大;由于列车制动加速度大于起动加速度,列车制动时的轮轨作用力、轨道结构位移和振动加速度均比起动时要大。     

车轮多边形影响下高速列车齿轮传动装置的振动特性分析

利用SIMPACK进行车轮多边形阶数变化下的动力学仿真，分别获得时速250 km时大、小齿轮的振动加速度，对其幅值频域分析，对比齿轮传动装置在不同阶数影响下的振动幅值、频谱分布。结果表明：车轮多边形的影响下齿轮传动装置的横向、纵向和垂向振动加强，垂向振动加速度变化幅值最大，振动频率范围增大很多；随着阶数的提高，小齿轮和大齿轮横向振动规律一致，小齿轮纵向振动大于大齿轮，小齿轮垂向振动小于大齿轮；齿轮传动装置横向、纵向振动受到的影响随阶数的提高而增大，但垂向振动受到的影响大小规律为：12阶>20阶>2阶。