铁路高架车站车致振动实测与理论分析

为了研究铁路高架车站不同区域的环境振动规律,针对某客运专线高架车站,分别在轨道梁跨中、办公间、候车厅布置了三向振动测点,测试了高速动车组以正线速度通过时高架车站内不同区域的环境振动水平,从振动加速度时程、振动加速度级、频谱三方面分析了试验数据;利用车-线-桥耦合振动理论,研究了轨道梁动力响应和列车走行性.研究结果表明:办公间的Z振级达80.7 dB,超出规范限值0.7 dB;高架车站环境振动以竖向为主;办公间竖向振动持时比水平振动长15%;候车厅楼板的横向振动比轨道梁振动持时长1.03 s;振动在由轨道梁向车站楼板传递的过程中,高频振动比低频衰减快.      

地铁运营对沿线不同基础型式建筑物的振动影响

为研究地铁运营时,不同基础型式建筑物的振动响应规律,对独立基础、条形基础和桩基的五层框架结构,进行了1~80 Hz频段的竖向(水平向)振动位移、速度以及加速度分析,得出:1三种基础型式,建筑物一层地面中心的竖向振动位移、速度和加速度普遍大于水平向振动位移、速度和加速度。2独立基础和条形基础,随着楼层的增大,水平向振动加速度增大。桩基水平向振动加速度从第1层到第4层,无明显规律。第5层的水平向振动加速度普遍大于前4层的振动加速度。竖向振动加速度随楼层的增大,都没有明显规律。     

列车振动荷载作用下隧道围护结构性能实测分析

为有效缓解既有线路列车经过软土明挖隧道产生振动荷载对围护结构性能的影响,确保隧道工程安全可靠,采用现场实测和数据分析方法,研究不同列车、不同距离、不同深度情况下既有线列车振动荷载对地层振动的影响,从而确定列车振动影响范围、围护桩振动速度、锚索轴力以及桩身位移．实例分析表明,列车经过时,围护桩的水平振动速度较大,竖向振动速度相对较小,下行车引起的振动速度大于上行车;东西对应测点的锚索轴力变化规律基本一致,西侧锚索轴力大于东侧锚索轴力;桩身水平位移随着深度的增加先增加后减小．通过对列车振动荷载作用下的锚索轴力及桩身位移进行实测分析,可为锚索性能变化规律提供基础数据,从而为隧道工程设计和施工提供有价值的参考．     

列车振动荷载作用下隧道围护结构性能实测分析

为有效缓解既有线路列车经过软土明挖隧道产生振动荷载对围护结构性能的影响,确保隧道工程安全可靠,采用现场实测和数据分析方法,研究不同列车、不同距离、不同深度情况下既有线列车振动荷载对地层振动的影响,从而确定列车振动影响范围、围护桩振动速度、锚索轴力以及桩身位移.实例分析表明,列车经过时,围护桩的水平振动速度较大,竖向振动速度相对较小,下行车引起的振动速度大于上行车;东西对应测点的锚索轴力变化规律基本一致,西侧锚索轴力大于东侧锚索轴力;桩身水平位移随着深度的增加先增加后减小.通过对列车振动荷载作用下的锚索轴力及桩身位移进行实测分析,可为锚索性能变化规律提供基础数据,从而为隧道工程设计和施工提供有价值的参考.     

SD型模数式伸缩缝耦合动力学研究

以SD型模数式伸缩缝为研究对象,运用有限元分析软件ABAQUS对SD型模式伸缩缝进行耦合(竖向和水平)动力学研究。其中,建立了完整的耦合动力学理论模型,模拟在行驶的汽车通过伸缩缝时,伸缩缝中梁竖向和水平向振动响应特性。研究结果表明:不考虑车辆制动力以及不同车速情况下,伸缩缝中梁竖向振动位移与水平振动位移之间几乎没有什么影响。因此,对伸缩缝竖向和水平向振动响应研究时可以单独进行研究,从而可以简化研究,提高效率。制动力对伸缩缝水平振动位移影响比较大。如果考虑制动力的影响,水平振动位移的增大会对伸缩缝结构产生不利的影响。不考虑制动力情况下,采用德国规范分析得到的水平振动位移最大值为0.235 mm,采用我国规范并忽略制动力下分析得到最大水平振动位移几乎接近于零;而最大竖向振动位移比按照我国规范并忽略制动力影响的条件下分析得到的小21%。在不同速度80 km/h,120 km/h条件下,采用德国规范分析得到的伸缩缝最大竖向振动位移与我国规范分析得到的相比分别小16%和19%。     

高速列车--轨道动态耦合振动响应分析*

利用多体系统运动学理论以及多体动力学软件 SIMPACK精确的建立国内某主型动车与轨道系统的耦合动力学模型,通过在 SIMPACK软件中仿真车辆在不同速度下的运动状态,对该型车的垂动加速度,横向振动加速度、轮轨垂向力、轮轨横向力、车体垂向位移、车体横向位移等数据进行分析,得到振动响应随速度的变化。进一步分析根轨迹值得出自然阻尼与振动频率的分布曲线图,判断车辆振动与速度的关系以及在该速度下车辆是否失稳,为轨道、车辆结构设计提供一定的参考。     

步行荷载作用下楼板振动响应分析

根据步行荷载曲线,采用APDL参数化语言编程,模拟单人步行,着重数值分析步行荷载特性,比较不同傅立叶级数项对结构响应的不同贡献,讨论其合理的计算取值;并研究不同步行频率作用下,楼板振动响应的规律.结果表明：合理选取傅立叶级数项,对步行荷载作用下楼板振动响应的正确评估至关重要.楼板振动响应的大小,主要取决于步行频率与楼板基频之间的关系.     

双振源激励下地铁车辆段上盖建筑物振动特性

以广州某地铁车辆段为研究对象, 实测了试车线与库内检修线引起地面振动的加速度, 分析了两类振源的衰减规律与差异; 建立了车辆段上盖建筑物有限元模型, 将实测地面振动数据采用大质量法进行多点激励, 分析了双振源激励对上盖建筑物楼板振动的影响。研究结果表明: 列车通过时, 试车线地面振动主要频率为60~80 Hz, 检修线主要频率为20~40 Hz; 试车线荷载振源强度大于检修线, 约为6 dB; 试车线振动衰减率约为1.07 dB·m-1, 检修线振动衰减率约为1.69 dB·m-1, 说明检修线引起地面振动强度的衰减速度比试车线更快; 与非一致激励相比, 一致激励对上盖建筑物楼板10 Hz以下振动影响显著, 各层加速度级在2.5 Hz处存在明显峰值, 这与建筑物楼板的固有频率有关; 试车线荷载激励下, 底层楼板振动主要频率范围为40~60 Hz, 顶层出现在20~40 Hz, 峰值中心频率集中在40.0 Hz处; 检修线荷载激励下, 各层楼板振动主要频率范围为0~40 Hz, 峰值中心频率集中在31.5 Hz处; 对比单一振源激励, 双振源激励使建筑物楼板Z振级增加了0~3.5 dB, 这在地铁车辆段上盖建筑物的环境振动评价中应充分重视。      

初始位移作用下车身振动系统的能量消耗

为研究车身垂向振动过程中减振器的能量消耗特性,推导初始位移状态下减振器在一个周期内消耗的能量(阻力功)的计算公式,得知仅在初始位移作用下,车身振动系统减振器消耗的能量只与阻尼比有关,与车身振动系统的固有频率无关。研究表明:对于单自由度振动系统,系统的阻尼比大于0.3时,减振器在一个周期内消耗的能量占初始位移状态输入系统功的98%,分别减小阻尼系数、增大质量、增大刚度,都会使减振器在一个周期内消耗的能量减少,振荡持续时间延长,有利于车身振动系统模态参数的测量。     

板式轨道交通引起的地面振动模型

为了研究板式轨道交通引起的地面振动,建立了单个载荷作用下板式轨道引起的地面振动计算模型。在模型中,考虑了板式轨道的结构特性,大地按多层各向同性无限大弹性体建模,其底层为弹性半空间体。对模型的动力学微分方程先在波数-频率域内进行求解,然后利用傅立叶逆变换得到地面振动的垂向位移幅值计算表达式。算例表明,该模型能反映出层状大地中波的频散特性,荷载移动速度对地面振动有显著影响,荷载速度增大,振动响应及影响范围随之增大,当其超过瑞利波波速时,将会出现多普勒效应,这说明该模型能模拟地质沉积作用下的层状大地特性。     

小跨径低高度混凝土梁运营性能检验与评价

小跨径低高度钢筋混凝土梁是朔黄铁路中的一种常用桥梁类型,针对此种梁型,选择了一座具有代表性的桥梁结构,采用动力检测方法对桥跨结构跨中横向振幅、横向加速度、竖向振幅、动挠度、动应力、自振频率和相应桥墩横向振幅、横向自振频率等进行了测试,并根据测试结果对其运营性能进行了评价。评价结果表明:运营列车以现行速度通过时,试验桥跨横向振幅等主要测试参数基本满足《铁路桥梁检定规范》的要求。     

大跨度组合楼盖人致振动分析与实测研究

为探讨大跨度组合楼盖的人致振动性能,基于单人脚步荷载模型,结合影响人群行走效应的因素,如人群分布、行走频率等,提出了一种人群激励的随机模拟方法.通过多点输入和时程分析法研究了某大跨度组合楼盖的人致振动反应,设计、研制了多组调谐质量阻尼器,并对该组合楼盖多个振动模态进行综合控制;实测了该大跨度组合楼盖在主体结构完成、整体结构完成2个阶段的动力特性;测试了阻尼器安装前、后组合楼盖在多种人群激励下的竖向加速度反应.研究结果表明:人群激励的类型和行走路线对楼盖振动反应影响显著;大跨度组合楼盖具有典型的模态密集特性,其在多种人群荷载激励下的竖向加速度反应较大;安装多组调谐质量阻尼器后,楼盖的人致振动反应显著降低且均满足人体舒适度的要求.      

简支梁桥上拱度对高速行车舒适性影响研究

中小跨径的PC简支梁桥过度上拱现象经常出现对行车舒适性产生了不利的影响.基于1/4汽车模型,采用常量力移动荷载模型模拟桥梁振动,以及半正弦曲线模拟桥梁上拱后所形成的桥面纵坡曲线,分别建立了由桥梁振动和桥梁上拱引起的车辆振动响应方程,分析比较了以上2种情况对车辆振动的影响.得出桥梁振动相对于上拱度对车辆振动的影响很小的结论.     

简支梁桥上拱度对高速行车舒适性影响研究

中小跨径的PC简支梁桥过度上拱现象经常出现对行车舒适性产生了不利的影响.基于1/4汽车模型,采用常量力移动荷载模型模拟桥梁振动,以及半正弦曲线模拟桥梁上拱后所形成的桥面纵坡曲线,分别建立了由桥梁振动和桥梁上拱引起的车辆振动响应方程,分析比较了以上2种情况对车辆振动的影响.得出桥梁振动相对于上拱度对车辆振动的影响很小的结论.     

跨线站房车致振动实测及楼盖减振分析

针对高速列车过站引起的跨线站房车致振动问题,结合某运营客站跨线站房楼板在普速场重载货车正线通过时的车致振动,开展了振动实测,采用有限元方法构建了一致激励条件下的站房结构动力分析模型,开展了重载列车作用下的振动分析,采用1/3倍频程方法进行了振级评价,提出采用TMD （tuned mass damper）消能减振的方式抑制楼板的车致振动响应. 研究结果表明:当正线重载列车通过跨线站房时,楼盖在卓越振动频率（6.3 Hz）附近容易激发共振,且平均加速度振级超出规范容许值11.0～12.6 dB;设计了总质量比为0.1的调谐质量阻尼器后,加速度振级降幅达到13.0～17.0 dB,减振后的振动级水平基本达到标准限值.      

摩擦阻尼器在高层建筑风振控制中的应用

将摩擦阻尼应用到高层建筑的风振控制,采用结构风振的时域分析方法对高层结构的风振进行了研究,通过实例分析可以看出,摩擦阻尼器应用于高层结构的风振控制效果是非常明显,可以使高层建筑顸层的振动最大位移降低了71．57％,振动最大加速度降低了73．95％。     

独柱双层高架桥墩柱振动台试验研究-Ⅰ:结构动力特性

对独柱双层高架桥墩模型进行了振动台试验,测试和分析了结构水平向动力特性,结果表明:独柱双层高架桥在纵向和横向的对应阶振型形状相似、振型顺序相同;仅取基本振型不足以表征结构主要动力特性;结构高阶振型频率对墩身中上部集中质量的变化较为敏感;墩柱截面开裂会明显降低结构自振频率、增大振型阻尼比,但对结构振型形状和振型顺序影响不大;在偏低的激励强度和振型幅值条件下进行动力特性测试,结构经历强震后的真实损伤状况无法得到准确反映。