沪宁城际高速铁路路基段振动试验研究及数值分析

为研究沪宁城际高速铁路引起的周围环境的振动特性和传播规律,进行了现场试验和数值分析。从时域和频域两方面对测试数据进行处理分析,结论如下:实测的直线段路基结构,钢轨竖向振动加速度大于横向振动加速度,振动以竖向为主;振动传播过程中,高频成分迅速衰减,低频成分衰减较慢;地面振动频率主要集中在70Hz以内的频段;地面振动频谱曲线在34Hz处出现最大值,反映了车辆的轴距作用;振动随传播距离单调衰减,传播初期衰减较快,传播至土体后衰减速度放慢。建立了数值分析模型,研究列车作用下地面的振动响应,并与实测结果进行比较,验证了模型的合理性,分析车速对振动的影响,结果表明:路基结构的振动加速度在车速为350km/h时达到最大,地面土体振动加速度在车速为250km/h时达到最大;振动在距路基坡脚20m至更远处的传播中,衰减速度非常缓慢。     

某高速铁路高架线路直线与曲线段环境振动实测对比分析

为了研究高速铁路高架桥线路直线和曲线段的环境振动衰减规律及其频谱特性,以广深港高铁某高架区段为研究对象,测试300 km/h速度下直线段和曲线段的振动响应,通过引入铅锤向Z振级进行综合评价,分别对直线和曲线段的桥墩和桥梁跨中断面的振动特性及衰减规律进行对比分析,结果表明:(1)曲线段的振动源强大于直线段的振动源强,桥墩处大6 dB,跨中处大3 dB;(2)当距中心距离较近时,对环境振动影响较大的主要频率为25~80 Hz的高频部分,当距离较远时,环境振动的优势频率在10 Hz左右;(3)在45 m处,直线桥墩断面、曲线跨中和桥墩断面的主频振级相比30 m处都有所增大,且主频都为低频。     

基于传递函数标定法的异型盾构隧道地铁列车运行振动分析

基于某城市地铁的异型盾构隧道,采用实际场地传递函数标定数值模型的方法,对异型盾构隧道地铁振动问题进行了研究.研究结果表明:异型盾构隧道埋深增加量与Z振级衰减量不是线性关系;单从地铁环境振动控制角度而言,存在1个最佳经济埋深,本算例的最佳经济埋深为15～20 m;地铁列车运行引起的80 Hz以上频段的振动衰减非常快,传至地面时振动峰值频率为63 Hz;若采用钢弹簧浮置板进行隔振,隧道正上方地面位置Z计权总振级可以减小14.6 dB.     

高铁滨海北站路基段环境振动试验研究与数值分析

为了研究高速铁路列车在路基段运行时引起的周边环境地面上的竖向振动特性和传播规律,进行现场试验和数值分析。实测结果表明:高速铁路路基段周边环境地面不同距离测点的Z振级均小于78 d B,振动并没有随距离衰减,只是在距离外轨30~60 m范围内有减弱;距离线路外轨30 m外的环境振动的频谱主峰频率以小于10 Hz的低频为主;振动频谱中并没有显现出高频振动衰减快、低频振动衰减慢的规律。基于FLAC3D的数值分析结果与实测值吻合良好,验证了模型的合理性,并分析群桩加固区对振动的影响,结果表明:在路基段采用群桩基础对地基进行加固,可有效降低高速铁路列车运行对路基段周边环境振动的影响。     

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.     

地铁列车激励下岩石场地振动传递特性测试分析

为分析地铁列车运行引起岩石场地振动传递特性,选取青岛某地铁线路区间,对正常运营的地铁引起隧道及地面垂向振动进行同步测试分析。结果表明:1)隧道与地面振动主要集中在50~200 Hz,隧道200 Hz处的振动最为显著,地面60~80 Hz的振动最为显著。地面距离隧道中心线90 m范围内,振动呈波动衰减,在距离隧道中心线30 m与75 m处,存在2个振动放大区,相对于其前一测点,均在8~25 Hz与60~80 Hz频段有所放大;2)隧道壁至地面振动传递损失曲线均近似呈V型分布,高频段振动传递损失较低频段大,传递损失基本在20~25 Hz附近最小,大部分测点在此频段传递损失出现负值,说明此频段附近振动加速度从隧道壁传递至地面有放大现象;3)地铁列车运行引起青岛岩石场地振动传递特性与其他场地类别相比有相似性也有差异性,测试结果可为青岛地铁后期线路规划对地面环境振动影响提供参考。     

地铁列车激励下岩石场地振动传递特性测试分

为分析地铁列车运行引起岩石场地振动传递特性,选取青岛某地铁线路区间,对正常运营的地铁引起隧道及地面垂向振动进行同步测试分析.结果表明:1)隧道与地面振动主要集中在50～200 Hz,隧道200 Hz处的振动最为显著,地面60～80 Hz的振动最为显著.地面距离隧道中心线90 m范围内,振动呈波动衰减,在距离隧道中心线30 m与75 m处,存在2个振动放大区,相对于其前一测点,均在8～25 Hz与60～80 Hz频段有所放大;2)隧道壁至地面振动传递损失曲线均近似呈V型分布,高频段振动传递损失较低频段大,传递损失基本在20～25 Hz附近最小,大部分测点在此频段传递损失出现负值,说明此频段附近振动加速度从隧道壁传递至地面有放大现象;3)地铁列车运行引起青岛岩石场地振动传递特性与其他场地类别相比有相似性也有差异性,测试结果可为青岛地铁后期线路规划对地面环境振动影响提供参考.     

高速铁路路堑段地面振动试验研究及数值分析

为研究高速铁路路堑在高速列车荷载下的地面垂向振动随距离传播规律,对宝兰高铁路堑段地面垂向振动进行现场试验,对现场试验的数据从时域和频域两个方面进行分析揭示地面垂向振动加速度响应特征。结果表明,路堑垂向振动加速度在距离线路中心线12.5～40 m总体呈衰减趋势,靠近线路中心线处12.5～20 m处垂向振动加速度衰减较快,较远处20～40 m处衰减速度较慢。地面垂向振动加速度在各测点处由60 Hz及100 Hz附近的频率成分主导,随着距离的增大,110 Hz左右的高频成分衰减很快,到了距线路中心线20～40 m,振动加速度在60 Hz左右的频率成分占优。依据现场工况,建立了列车-轨道-路堑-地基数值分析模型,并通过数值试验的方法,设置不同的场地速度特性,分析不同场地条件对路堑振动响应的影响。数值分析表明,场地速度特性(覆盖层与下卧层模量比、覆盖层厚度)是影响地面振动剧烈程度的重要因素,地基覆盖层与下卧层模量比越大,地面振动越强烈,模量比一定,覆盖层厚度越小,地面振动越大。     

高速铁路环境振动特性研究

在对我国高速铁路环境振动实测的基础上,分析了我国高速铁路环境振动特性。实测分析结果表明：对于350km／h客运专线,高速动车组运行时铁路环境振动主频出现在40Hz左右;对于250km／h客运专线,高速动车组运行时铁路环境振动主频出现在25Hz左右;货物列车运行所产生的铁路环境振动,其主频大多出现在12．5Hz左右。地面环境振动传播规律为近场范围内距线路距离加倍,环境振动衰减2～3dB。列车引起的地面振动随车速的提高而增大,与日本新干线的桥梁及其周围地面的振动进行的测试结果基本一致。     

轨道交通路基段减隔振屏障的模型试验研究

为了研究不同因素对屏障减隔振效果的影响,通过模型试验得到300 Hz内10 Hz整数倍的不同频率简谐荷载引起的振动波在地表的传播衰减规律,并对比分析无屏障及钢筋混凝土板、泡沫塑料板、非连续空井排、连续空井排、不同排距排桩、不同排数排桩等不同减隔振屏障措施的减隔振效果。试验结果表明:钢筋混凝土板屏障的减隔振效果最好;非连续空井排屏障与排桩屏障的减隔振效果无明显差异;当桩距固定为1.5倍桩径,调整排距至2.5倍桩径时,排桩屏障的减隔振效果最佳;排数越多,排桩屏障的减隔振效果越好;在各类减隔振屏障后均存在一定范围的振动隔离区,在振动隔离区范围外,屏障的减隔振效果消失。     

高速铁路纵断面设置对乘坐舒适性影响评价

研究目的:高速铁路线路线形引起的车辆振动响应主要集中在1 Hz以下的低频范围内,为了有效区分轨道不平顺等引起的车辆振动,从乘坐舒适性角度评价线路线形的合理性、确定线路参数的取值,本研究针对纵断面坡段长度引起的舒适性问题,应用国际标准ISO 2631中的基于不同频段的舒适性评价方法对0.02~4 Hz和0.5~80 Hz两个频段内的车体垂向振动响应分别进行晕动感(运动病,motion sickness)和舒适度(comfort)指标的评价。研究结论:(1)夹坡段长度对竖曲线起终点引起的振动叠加有较大影响,当夹坡段长度大于200 m时,振动可有效衰减,避免叠加;(2)竖曲线激发的垂向主要振动频率与运行速度及坡段长度有关,且可能位于晕动易感频段内;(3)纵断面设置引起的晕动及舒适度问题主要受坡度代数差和夹坡段长度影响,综合考虑振动叠加和低频晕动易感频段的影响,给出了夹坡段最小长度的合理取值;(4)本研究提出的应用基于ISO 2631的低频晕动感评价方法可为高速铁路线路线形研究提供更为可靠的手段。     

地铁运营引起的环境低频振动传播特征试验研究

为了分析地铁运营造成的环境低频(<20 Hz)振动,进行试验室低频振动试验研究。通过试验获得离散频率(5~16 Hz)简谐荷载下隧道内、地表和建筑物内的振动加速度信号,并对其进行预处理和归一化处理,从时程与频谱、加速度级和传递函数3个方面,分析低频振动在隧道结构、地表和建筑物内的传播特征。结果表明:隧道结构低频振动表现为整体振动,地表低频振动以竖向为主,而建筑物内的低频振动以水平方向为主;地表竖向低频振动随着距轨道水平距离的增加而衰减较快,水平低频振动在距轨道0~40 m范围内出现放大,40 m之外衰减较缓;建筑物内的水平低频振动,在10 Hz以下随着楼层的升高而增大,而在10~16 Hz时随着楼层的升高而减小;隧道基底到地表的竖向传递函数值随着距轨道水平距离的增加而逐渐减小,但随频率变化不大,在5~16 Hz范围内的传递函数值为0~0.5。     

空沟减隔振对路基本体影响效果的试验研究

在我国交通运输中,高速铁路因具有明显的优越性得到日益发展,但随之而来的振动公害问题也日益突出,对周边建筑物及地下管道、生活环境和工作环境具有不可忽视的影响。基于此,各种减隔振措施相应出现,减隔振措施通过对波的反射、散射和衍射而产生一定的减隔振效果,同时不可忽略的是因为波的反射导致高速铁路路基振动加剧。针对以上问题,通过进行1 g条件下空沟减隔振措施的室内模型试验,分析空沟减隔振措施对高速铁路路基本体的影响效果。研究结果表明:空沟减隔振措施在发挥其减隔振作用的同时会对路基本体产生影响;空沟宽度改变对高速铁路路基本体振动加剧影响不明显;空沟深度改变是影响高速铁路路基本体振动加剧的主要因素,随着深度的增加对路基本体振动加剧效果越明显;空沟与高速铁路路基本体的距离改变对路基本体振动加剧影响也很显著。     

城市轨道交通高架线路轻型浮置板轨道系统隔振性能分析

通过仿真计算分析了两种轻型浮置板轨道系统的隔振性能、不同荷载作用位置对力传递率的影响及传递给基础的力。结果表明,在高于固有频率约1. 4倍时,两种浮置板轨道系统才有隔振效果,且两者隔振效果相差不大;力传递率在低于浮置板系统固有频率的低频段,载荷位置处在中间时较小,在边缘时稍大。普通轨道系统力传递率随离开荷载作用位置在振动频率100 Hz以上衰减很快,而两种浮置板随距离在振动频率10 Hz以上衰减较快。两种浮置板轨道系统在相同位移激励的轮轨力作用下传递给基础的力相差不大,并且在中高频具有良好的隔振性能。     

地铁出入段线类矩形盾构隧道振动传递特性测试分析

以宁波地铁3号线一期工程出入段线类矩形盾构隧道为研究对象,在隧道内与地面布置加速度传感器进行同步测试分析,测试分为一列列车运行与两列列车同向并行运行两种行车工况。结果表明:两列列车同向并行运行工况与一列列车运行工况相比,同一测点振动加速度有效值明显增大;各测点振动加速度级在绝大部分频段均有增大,且在4 Hz处增大最显著;两种行车工况下,过车引起的振动由隧道壁向地面各测点传播过程中,呈波动衰减趋势,高频段振动传递损失较低频段大,大部分测点在5 Hz以内频段传递损失均出现负值,说明此频段附近振动加速度从隧道壁传递至地面有放大现象;两列列车同向并行运行工况对环境振动评价影响较大,在线路设计时,建议考虑列车会车对环境振动的影响。     

地铁列车加速对振动源强及环境振动传递特性影响研究

为缓解地铁列车出站加速过程引起的振动对车站内工作人员及上盖物业居民的影响,首先应探明环境振动传递特性,通过对某城市地铁车站的3个隧道内矩形断面及隧道上方地面进行现场实测,从时域和频域的角度分析地铁列车出站加速过程对振动源强及环境振动传递特性的影响。研究结果表明：(1)地铁列车出站的加速过程中,引起的钢轨振动响应随车速提高而增大,但是道床和隧道壁的加速度峰值在行车速度为40 km/h断面处最大,主要原因是车辆加速初段引入的低频冲击;(2)地面和隧道的振动主频都在63 Hz附近,说明车站结构可以有效传递该频段的振动,且车速对该主频没有影响;(3)对于地铁车站的上部土体,振动在地面横向传递过程中存在放大区,在设计地铁隧道上方地面建筑物布局时,需重视该效应;(4)本次测试的车站区间,隧道壁源强到地表的衰减约为5 dB,小于区间的衰减,主要原因是地铁车站结构对振动的衰减要弱于土体,考虑到地铁车辆在车站边界已经达到了较高速度,因此车站附近的环境振动问题需要更加予以重视。     

空沟对列车运行产生的环境振动隔振效果研究

在分析瑞利波在空沟转角处的反射、透射以及沿空沟传播的基础上,得到瑞利波衰减与空沟参数的关系,进而推导出空沟外侧任意点土体振动响应的计算公式。采用该公式和仿真分析研究空沟对列车引起环境振动的影响。结果表明:随着空沟深度的增加,空沟的隔振效果也越明显;空沟对高频(11~40 Hz)振动的隔振效果较低频(1~10Hz)振动明显;空沟隔振效果与瑞利波波长有关,空沟沟深大于瑞利波长时,隔振效果较好;空沟宽度及空沟距振源的距离对列车产生的环境振动隔振效果均不明显;推导公式计算结果与数值分析结果基本一致,验证了推导公式的正确性。     

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。     

中低速磁浮列车-简支梁系统耦合振动试验研究

为探讨中低速磁浮列车-简支梁系统的耦合振动特性,以长沙中低速磁浮交通运营线中的一跨25m简支梁为研究对象,开展现场动载试验,对磁浮列车及简支梁的各动力响应值进行测试和分析。研究表明:磁浮列车、简支梁的动力性能良好,均满足规范要求;随着车速的增加,简支梁竖向与横向的各动力响应值均增大,且竖向增速大于横向;简支梁竖向加速度峰值集中在20 Hz以内,横向加速度远小于竖向加速度,且集中在20~80Hz;空气弹簧具有良好的隔振作用,使车体表现为低频振动(竖向1 Hz、横向1.5 Hz),悬浮侧架的加速度明显大于车体,含有较显著的中高频振动(50~100Hz)成分。     

单排封闭式PVC空井减隔振措施的模型试验研究

针对高速铁路在运行过程中对周围环境产生的严重振动问题,通过进行1 g条件下单排封闭式PVC空井减隔振措施的室内缩尺模型试验,明确不同振动频率条件下其减隔振效果以及影响其减隔振效果的因素,为实际工程提供参考。研究结果表明:单排封闭式PVC空井减隔振效果良好,设置后井后各处相对加速度最大衰减达20%左右。低频率振动下,增加空井直径可使靠近空井处的减隔振效果更加明显,而高频率振动下,对井后各处均有明显影响。增加空井的深度可提高其减隔振效果,且深度越深,减隔振效果增加的越明显,但相比于加大空井的直径,该措施的影响能力有限。减小井间距(净距)可提高其减隔振效果,但随着空井的加密,减隔振效果的增加逐渐变缓。