基于脉冲激励的地铁运营引起邻近建筑物内振动预测方法

根据振动系统传递特性,提出一种新的环境振动预测方法——实测脉冲传递函数预测方法。通过脉冲试验测得振源与邻近建筑物内测点的振动加速度,计算得到振动系统的振动响应传递函数;将实测的地铁运营振源的振动加速度代入传递函数公式,实现对建筑物内测点的振动加速度时程、频谱、1/3倍频程和z振级的预测。应用该方法预测隧道中心楼内测点振动加速度结果表明:隧道结构与隧道中心楼内测点振动加速度传递函数峰值频段为30～50Hz,隧道中心楼内振动加速度峰值频段为40～60Hz;土层和隧道中心楼基础结构对60Hz以上频段的振动具有很强的衰减作用,楼房基础结构有效地隔断了70Hz以上的高频振动。该方法可用于预测地铁运营引起的建筑物内振动。     

地铁交通引起环境振动传递特性试验研究

地铁运营引起的环境振动问题越来越受到人们的关注,如何在频域内准确预测地铁交通引起的环境振动特性是一个亟待解决的难题;通过实验室锤击激励试验和数值模拟试验,对不同振源特性下隧道-地层-建筑物振动传播体系的传递特性进行研究。结果表明:隧道-地层/建筑物体系的传递率函数是传递系统的固有特性,与振源的幅值大小、幅频特性等因素无关;可以采用多点锤击激励激起的隧道-地层体系的传递率函数代替地铁列车运行引起的隧道-地层体系的传递率函数;基于锤击激励试验的地铁环境振动响应传递率函数预测方法可以实现时域和频域内准确定量预测地铁交通引起的环境振动响应。     

地铁交通诱发邻近建筑物振动的实测与分析

根据现场实测数据,对某地铁2号线沿线典型区段地铁引起的临近建筑物振动实况和振动特性及其传播规律等进行了分析研究。结果表明:地铁诱发的沿线建筑物的振动以竖向为主,且楼层竖向振动基本表现为整体振动;在框架结构中,振动信号主要是沿柱子向上部楼层传播;楼层振动主要表现为低频的楼板振动,楼层间信号的放大主要集中在20 Hz以下的低频信号。此外,本文还给出建筑物振动实测资料的评价分析,为评估地铁运营诱发的环境振动与城市规划设计提供参考。     

轨道交通引起的地面高层建筑室内振动分析

近年来,轨道交通引起的地面高层建筑振动已成为地铁公司、地铁上盖开发商和环保部门三方越来越关注的问题.为了对地铁通过的某项目地块上的高层建筑进行室内振动预测,使用经验法和数值分析两种方法分别进行计算分析,预测了某项目地块上建筑物的室内振动,并与规范限制作比较.结果 发现:楼层越低,受列车荷载引起的室内振动越大;使用经验法和数值分析法计算出来的结果吻合度较高,两种方法预测得出的室内振动均满足规范要求.     

城市轨道交通运营引起建筑物内振动超标治理研究

通过对隧道内、地面和建筑物内的振动测试,研究轨道结构形式、受振建筑与地铁线路距离、地层振动特性以及车辆状态对青岛嘉园居民区建筑物环境振动的影响。结果表明:造成青岛嘉园振动超标的原因是地铁列车运行引起的近场建筑物受迫振动,下行线梯形轨枕轨道起到了较好的减振作用,其引起的环境振动在标准限值内;上行线DTⅥ2扣件引起环境振动较下行线约大6 d B,且超过标准限值。在分析振动超标原因的基础上,提出了限速运行、扣件改造、分级提速的治理措施,最终将青岛嘉园建筑物环境振动控制在"特殊住宅区"65 d B的振动限值之内,解决了北京地铁大兴线青岛嘉园振动扰民问题。     

地铁列车运营引起的既有线结构振动衰减规律分析

地铁列车运转产生的振动通过道床传到隧道结构,再通过土层向四周传播,诱发了附近地下结构以及地面建筑物的二次振动。通过对地铁列车运营引起的既有线结构振动在地层中的衰减规律测试,初步研究了既有地铁列车运营过程中的振动对施工和建成的部分初期结构的影响。     

地铁振动对周围建筑物影响的研究概况

在分析地铁振动产生机理及传播途径和影响因素的基础上，着重概述了国外对地铁列车通过时，周围建筑物响应特性和预测方法的研究结果，并给出相应的振动控制措施。     

地铁振动对邻近建筑物影响及围护桩减振效果研究

依托北京某拟建住宅项目,采用现场监测方法获得地铁列车运行引起建筑物场区内地面振动的振动特性,并通过有限元分析软件建立地铁-土体-建筑一体化三维数值模型,预测拟建楼房的振动规律,预测结果与现场监测结果对比显示二者有良好的一致性,并分析采取基坑围护桩作为减振措施的应用效果。研究结果表明:(1)在地铁运行影响下,地面振动加速度级随着频率增加呈现先增大后减小的趋势;(2)对于10层左右的建筑物,地铁运行振动引起的动力响应随着楼层的增加,存在一个先减小后增大的过程,地面首层和顶层的动力响应最为显著;(3)基坑围护桩能有效减小建筑振动响应,各典型楼层最大Z计权振动加速度级均下降7~9 dB;(4)随着楼层的升高,建筑结构对30~40 Hz频段的建筑物竖向振动具有一定削弱作用。     

地铁交通引起地面振动的实测与分析

根据现场实测数据,对某地铁1号线沿线典型区段地铁引起的地面振动实况和振动特性及其传播规律等进行了分析研究。结果表明:地铁诱发地面振动的振级主要由测点到轨道中心的水平距离决定,并且在离开地铁隧道中心线一定距离范围内,存在一个振动放大区;地面振动存在一个主要的响应频带,在此范围内的建筑物若其自振周期处于这一频带,则会受到地铁交通的显著影响。此外,还对地面振动实测资料进行评价分析,为评估地铁运营诱发的环境振动与城市规划设计提供参考。     

地铁列车运行引起环境振动响应的人工单点列脉冲激励预测方法

为了在频域内精确预测地铁列车运行引起的环境振动响应,研究提出基于实测振动传递特性的人工单点列脉冲激励预测方法。应用人工单点列脉冲激励获得传播系统的振动传递特性,采用振动传递转换公式将其转化为地铁列车运行时的振动传递特性;结合已建立的实测振源数据库,预测地铁列车运行引起的环境振动响应。以地铁15号线望京站—望京东站区间的地表振动预测为例,采用该方法、数值模拟方法和链式衰减预测法分别预测该区间地表预测点处的振动响应,并与实测结果进行对比。结果表明:采用该方法可以得到受振目标测点的频谱、1/3倍频程谱、Z振级等指标,并可实现多点同步、精确的振动响应预测;与其他2种预测方法相比,该方法具有预测精确度高、预测频带宽、受振目标针对性强等特点,适用于地铁隧道修建前后对重点受振目标的频域内精确预测。     

浮置板式轨道结构隔振效果仿真研究

建立列车—轨道结构耦合系统有限元模型,将轨道不平顺作为列车—轨道结构耦合系统的激励源,对普通碎石道床轨道结构和浮置板式轨道结构的列车—轨道结构耦合系统动力学性能进行仿真研究,对比分析这2种类型的轨道结构系统振动响应与系统振动传递函数,评价浮置板式轨道结构的隔振效果。分析结果表明,浮置板式轨道结构与普通碎石道床轨道结构相比,振动加速度降低约70%,距线路5 m处大地振动加速度响应峰值降低约62.8%,相应Z振级衰减约10 dB,竖向振动加速度频率范围由0~200 Hz降到0~60 Hz,有效起到了振动隔离效果。     

桥上无砟轨道橡胶减振垫减振性能试验研究

以成都—都江堰高速铁路工程为背景,通过现场测试试验,研究桥上无砟轨道铺设橡胶减振垫的减振效果.结果表明:铺设橡胶减振垫后,减振垫上钢轨和轨道板的振动略有放大,但影响甚微,而减振垫下底座板、桥梁及地面的振动显著降低,其中底座板的最大振动加速度降低了85％左右;时域内,在距线路中心线0,15和30 m处地面的最大竖向加速度振级均降低了9.5dB左右;频域内,在0～6.3 Hz频段内,橡胶减振垫的减振效果不明显;在8～20 Hz频段内,由于与轨道—桥梁—大地系统本身的自振频率重合,反而放大了地面的振动;在25～100 Hz频段内,减振作用明显,且距线路中心线越远,减振效果越显著,但距线路中心线不同距离处对应最大减振作用的频段和插入损失值不同,0m处最大减振作用出现在31.5 Hz频段,插入损失值为7.8 dB,15和30 m处最大减振作用均出现在40 Hz频段,插入损失值分别为13.6和16.4 dB.可见,橡胶减振垫能够对25 Hz以上频段的振动起减振作用.     

阻尼车轮减振降噪的试验研究

对国内标准客车车轮外侧表面进行约束型阻尼处理,试制出由基层(KKD型标准客车车轮)、阻尼层和约束层3部分组成的阻尼车轮样品。在实验室实测标准车轮、阻尼车轮的振动传递函数和噪声级,分析阻尼车轮的减振降噪效果。试验结果表明:阻尼车轮具有良好的减振降噪效果,在1 200~5 000 Hz频段内,阻尼车轮较标准车轮的振动传递函数幅值有较大幅度下降,沿车轮结构传递的振动减小;在径向和轴向激励条件下,总噪声级降低达10 dB以上。该阻尼车轮在制作上工艺简单,无须对结构进行改造,具有良好的应用前景。     

多年冻土区铁路隔振沟隔振效果的数值分析

研究在多年冻土地区铁路两侧设置隔振沟的隔振效果,分析隔振沟的设置的位置及深度,提出相应的工程意见。对热水地区列车运行时所引起振动沿地面传播衰减的规律进行了实测,并根据该地区的实际情况采取用数值分析的方法得到振动沿地面传播衰减的规律,将实测与数值结果进行对比,分析不同位置和不同深度隔振沟的隔振效果。结果表明:位置对隔振的作用影响不大,从减小强振动的区域及路基的稳定性角度综合考虑,建议在3m处为佳;随着隔振沟深度的增大,隔振的效果逐渐增强,但增大的幅度不大。     

轨道交通振动对建筑物影响程度的预测方法

既有的现场实测与数值模拟相结合预测方法,采用振动响应传递比描述室内外两点之间的振动变换,实现在不同频段上定量预测轨道交通振动对建筑物内人和精密仪器的影响。为将该方法用于预测建筑结构的振动响应,需要将1/3倍频程指标转化为速度峰值指标。指标转换方法是:利用能量守恒原理将1/3倍频程频域内的速度有效值转化为时域内的速度有效值;采用峰值因数将速度有效值转化为速度峰值,并建议在预测对普通建筑物、重点文物建筑的影响时峰值因数分别取4和5,在现场实测峰值因数样本大于9时,给出的指标转换方法不再适用。分析指标转换时的误差水平和使用条件可知,采用的指标转换方法是可行的。     

车辆—轨道耦合作用下轨道系统的瞬态动力响应

基于连续弹性离散点支承梁分析理论,采用瞬态动力有限元分析方法,分析轨道系统随列车速度、车辆荷载、车辆刚度及基础刚度变化时的瞬态动力响应。结果表明,列车激励频率和轨道系统频率决定了轨道系统的振动程度。     

近距离爆破对既有隧道的振动影响

根据实测资料,运用统计回归方法,进行近距离爆破对隧道周边振动场分布影响的分析,得出结论:最大振动速度出现在隧道迎爆侧的墙壁和拱部,墙脚点振动速度较小,背爆侧振动相对较轻;爆源越近,迎爆侧与背爆侧振动反差越大。比例距离越大,隧道周边的振动峰值速度分布越趋于均匀;爆破夹制作用越大,邻近隧道产生的爆破振动越大;岩体越坚硬完整,振动峰值衰减越慢。提出增加起爆段别,减小单段爆炸药量,增加空孔,改善临空面,减小夹制作用等降低爆破振动的措施。     

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。     

列车车轮踏面擦伤信号处理算法研究

车轮踏面的擦伤、磨损等缺陷严重影响车辆与轨道设施的安全和使用寿命。使用小波分析,对列车运行中踏面与轨道产生的振动检测数据进行算法研究处理,数据处理中采用小波包分解重构的方法对信号滤波,利用直方图的特性得到擦伤信号的阈值。     

广深线石龙地区准高速铁路开通前后铁路环境振动冲击指数

广深线准高速铁路是我国第一条准高速铁路，其开通前后铁路环境振动对居民影响程度必将产生变化。通过现场测试，采用铁路环境振动冲击指数，分析评价准高速铁路对环境振动的实际影响。结果表明，广深线准高速铁路开通后，石龙镇敏感地段铁路环境振动冲击指数有所下降，高振感居民下降约６％。