温州市域铁路高架线环境振动源强试验研究

温州市域铁路S1线是我国市域铁路先行先试的示范工程。为了给新建市域铁路环评工作提供参考,在S1线开展了环境振动源强的试验研究。研究结果及建议:相比地面测点,桥面测点的测试数据具备更好的稳定性和可靠性,市域铁路高架线环境振动源强测试建议采用桥面测点;采用ISO2631—1:1985计权标准,VLz,max的计算值较采用ISO 2631—1:1997计权标准小2～4 dB。温州市域铁路S1线高架直线地段,市域动车组列车匀速95 km/h通过工况下,环境振动源强测试结果:采用ISO 2631—1:1997计权标准时为94.1 dB,采用ISO 2631—1:1985计权标准时为90.6 dB。基于所测有限工况的比较发现,列车运行速度增加15 km/h时,振动源强测试值增加3～5 dB;曲线地段曲线半径减小700 m时,振动源强测试值增加约4.5 dB。     

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.     

基于实测的地铁振动距离衰减预测参数修正方法

根据HJ 453—2018《环境影响评价技术导则城市轨道交通》,为提升振动环境影响评价的科学性，以西安地铁4号线为例，获得其由地铁运行产生的振动源强和振动环境影响实测值。在已运营地铁线路的区间隧道和地面布设监测点位，根据经验公式对地铁运营产生的振动环境影响进行预测。基于振动环境影响实测值与预测值的对比分析结果，通过回归分析获得地铁振动环境距离衰减预测的相关参数。研究结果表明：当地质条件为冲积、洪积平原区的冲积地层，线路条件为直线段整体道床与圆型隧道断面，列车类型为6节编组B型车，列车运行速度为65 km/h的工况条件下，振动源强为78.8 dB,环境振动影响实测值比预测值小约0.8～4.9 dB;距外轨中心线5～10 m范围内，振动环境影响实测衰减值比预测衰减值大约4.3 dB;由回归分析法获得的地铁振动距离衰减预测参数a=-6.458、b=-0.074、c=4.410。     

高速列车诱发桥隧段线路振动特性试验研究

以广深港(广州—深圳—香港)高速铁路光明城高架段以及武广(武汉—广州)高速铁路金沙洲隧道段为工程背景,开展高速铁路振源及环境振动现场测试,研究其振源特点和环境振动衰减规律。试验结果表明:高速列车诱发高架曲线段振源振动强度明显高于直线段,桥面Z振级远高于隧道壁Z振级;高架段断面环境振动Z振级高于隧道段断面最大达33 dB;环境振动Z振级随距轨道中心线距离增加而逐渐减小,但距离15 m以后,高架段和隧道段衰减规律略有不同;环境振动主频集中在20～80 Hz,随着距轨道中心线距离增加,环境振动高频成分衰减速度大于低频成分;对于隧道而言,其埋深越大,环境振动主频越低。研究成果对高速铁路、市域快速轨道交通设计具有参考价值。     

小半径曲线段浮置板轨道振动对邻近民居影响测试研究

为评估小半径曲线浮置板轨道段地铁列车下穿振动敏感建筑造成的环境振动影响,对无锡地铁2号线近距离下穿一处民居进行现场测试,从加速度时程、频谱、有效值、1/3倍频程谱和最大Z振级(VL_z,max)方面进行分析,探究民居不同楼层及不同平面位置处的振动响应规律。研究结果表明：(1)同楼层中远离线路的楼层中央加速度响应时程峰值明显大于靠近线路的楼层边缘处,而不同楼层的同一平面位置处,2楼加速度响应明显大于1楼;(2)由于浮置板轨道一阶固有频率及轮轨共振频率的影响,振源及民居不同测点加速度频谱峰值均出现在7 Hz及80 Hz附近;(3)不同楼层及不同层内平面位置的最大Z振级量值存在一定差异,各测点的平均最大Z振级在53.97～57.10 dB之间,小于规范限值67 dB。浮置板轨道在该小半径曲线段对地铁振动控制作用良好。     

土参数随机性对高速铁路周围环境振动影响的概率分析

为探究场地土参数的随机性对高速铁路环境振动的影响,获取场地土剪切模量和阻尼比的后验随机分布样本,建立列车-轨道-地基土耦合模型计算高速列车通过时场地土表面的随机振动响应。基于概率分析理论,采用核密度估计方法推演地面随机振动响应的概率密度函数,获得高速铁路环境振动的1/3倍频程计权振级以及具有95%置信水平的Z振级双侧置信区间,对随机土参数振动影响的敏感性进行了深入的探讨,并进一步提出了采用“环境振动阈值”和“距离过渡区”对高速铁路周围已建和拟建建筑物进行评估和预测的方法,具有一定的工程应用价值。研究结果表明：在交通环境振动的预测和评价中,土参数的随机性不容忽视;土参数的随机性对高频振动和远场振动的影响较明显;在距离振源较远的区域,场地土材料阻尼比的随机性对环境振动的影响大于土体剪切模量随机性的影响。     

环境振动实测和分析中考虑多振源影响的振级评价方法

在环境振动的实测和分析中,经常会遇到如何评价多振源对振级的影响问题。根据加速度振级的定义,基于能量原理,建议用加速度有效值平方和开方的方法进行评价。通过两个不同振幅比简谐振动在多频率下的合成振动的计算分析,论证了方法的有效性。建议利用振级叠加修正值考虑多振源振级叠加、利用振级分离修正值考虑总振级和背景振动分离的简便方法。     

地铁环境振动评价标准及评价量探讨

现行国家《城市区域环境振动标准》和《城市区域环境振动测量方法》没有针对地铁的适用范围和评价量。当前地铁振动环境影响评价参照声环境“4a类(即交通干线两侧)功能区”评价在科学性和合规性方面存在瑕疵;但可根据标准的技术原理和地面道路相邻区域建筑功能属性,相应将地面道路两侧一定区域划分为“交通干线道路两侧”振动标准的“适用地带范围”。地铁环境振动评价量采用VLZ10,但隧道内监测实施难度大,地面测量又难以精确监测和验证,类比在振动机理、时域、频域等特征相似的铁路振动评价,地铁采用VLZmax为评价量和测量方法,可以反映出人体受振动干扰最强烈的情况,易于测量和验证,更具科学性和合理性。根据环境影响评价管理要求和不同振动敏感目标环境保护要求,应用于环境振动治理的减振产品,其效果的评价指标应采用Z计权振级;应用于古建筑或振动敏感建筑(如优秀历史建筑等)减振的减振产品,其效果的评价指标应采用振动速度。     

地铁列车曲线运行振动源强特性分析

城市轨道交通线路的一个重要特征是曲线占比高,当列车通过曲线轨道时,其特殊的振动源强特性产生了与直线轨道不同的环境振动影响,以往计算与评估并未对此做出严谨的考虑,从而带来了较大的评估误差。作为轨道交通环境振动与二次噪声评估的一个重要因素,地铁列车曲线运行产生的振动源强,至今为止尚未研究清楚。为了填补这一空白,本文基于轮轨跟随模式,采用频域解析方法,建立了曲线轨道-车辆动力耦合解析模型,系统深入地研究了地铁曲线轨道源强支反力的振动强度、方向以及频域响应特性,研究了曲线行车时车-轨关键参数与振动源强的因果关系。这将提高曲线轨道振动影响预测的准确性,满足城市轨道交通环境振动影响预测与评估的实际需要。     

城市轨道交通环境振动评价指标的计算与分析

衡量城市轨道交通引起的环境振动水平的指标是最大Z振级和分频最大振级。目前,关于评价指标的计算存在着诸多混淆,影响了评价指标的计算、评价结果,甚至进一步影响线路的规划及设计。通过详细计算重叠系数及计权因子对最大Z振级计算结果的影响,发现当重叠系数达到3/4时,最大Z振级计算结果基本稳定;采用ISO 2631—1:1997中的频率计权曲线更能综合考虑轨道交通引起的环境振动对人体健康、舒适性及工作效率的影响,建议修订《城市区域环境振动标准》(GB 10070—88)时采用此频率计权曲线。针对分频最大振级计算方法中的混淆问题,计算并分析线性平均、峰值保持等方法对计算结果的影响,为保证评价结果的可靠性,建议采用峰值保持法进行计算和评价。     

地铁隧道洞壁振动时频特性分析

源强的合理确定是地铁环境振动预测及振动控制措施设计的关键因素。采用已通车线路的实测数据作为源强取值的参考是常用做法,但鉴于地铁振动的随机特征及各种线路的差异性,实测源强的统计学结果更具参考价值。基于国内某地铁隧道洞壁多次连续过车加速度时程数据,得出了具有统计学意义的洞壁振动时频特性:振动峰值加速度均值约2.5 m/s^2,强振持时约5.8 s,平均最大Z振级为64.7 dB;洞壁振动主要集中在中高频段,但高频振动经土层传播后迅速衰减而对结构反应影响小。振动加速度反应谱均值、峰值加速度均值、持时均值及振动波形包络参数均可用于人工合成具有统计意义的源强振动加速度时程。     

都市圈城际铁路地下线振动环境影响评价研究

城际铁路引入城市中心区，为减轻对城市规划的分割，缓解对城市集中居住区产生的环境影响，城区段铁路地下化成为发展趋势。铁路沿线居民住宅、学校、科研院所等环境敏感点较集中，准确评估振动环境影响，并科学提出有效的振动缓解措施，是城际铁路地下线环境影响评价工作中的重点问题。通过对都市圈城际铁路地下线振动影响特征、评价体系、执行标准、振动源强和振动防护措施等进行研究，得到以下结论：时速160 km城际铁路地下线参考《环境影响评价技术导则城市轨道交通》中的预测方法和评价标准开展工作是可行的；经与实测值验证，环境振动预测值较实测值偏大2.5～6.2 dB;城际铁路振动源强宜通过实测方式获得，且需详细论证与类比工程的可类比性；宜优先采取振源控制，并系统考虑综合措施降低振动影响。     

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。     

地铁相邻地下建筑振级评定试验与分析

采用嵌入式环境振动智能监测系统,获得了紧邻地铁车站的地下商业建筑楼板铅垂向加速度时程谱与傅里叶谱。对优势频率振动能量衰减规律进行了拟合分析,获得了二次振动影响范围;通过铅垂向Z振级计算,对该地下建筑环境振动状况作出了评价,并给出了振级随距离衰减关系的数学模型。研究成果可为类似工程提供参考依据。     

“房桥合一”轨道层结构车致振动响应测试研究

为研究“房桥合一”轨道层结构车致振动特性与传播规律,选择天津西站轨道层结构,测试客、货列车通过时的轨道层结构振动加速度响应.16种工况共128组数据的分析结果表明:在列车低速通过时,“房桥合一”轨道层结构的加速度振级范围为83～113 dB;同一测点在相同振源距离、相同车型下,其振级随车速的增加而增大;在相同车速和车型下,测点的振级随距振源距离的增加而呈非线性减小,减小程度随距振源距离增加而降低.车速对“房桥合一”轨道层结构的主要车致振动响应频率的影响不大;距振源越近,频谱峰值越大;车速越高,频谱峰值越大.客、货列车对“房桥合一”轨道层结构的激振频率不同;货车对结构有低频激励影响,且高频激振不稳定;客车高频激励较为稳定.采用点振源函数拟合“房桥合一”轨道层结构的车致振动响应,获得了可以表征“房桥合一”轨道层结构车致振动传播规律的振动衰减曲线.     

钢轨表面短波不平顺对地铁振动源强影响

基于对北京地铁实测的131个不同磨耗状态下钢轨表面短波不平顺数据进行功率谱密度估计,采用统计学中四分位数方法选取分位为1%,25%,50%,75%和99%的5个磨耗状态样本,采用幂函数对选取样本的功率谱密度进行分段拟合,得到普通整体道床钢轨短波不平顺谱5个分级(Q1,Q2,Q3,Q4和Q5级)的数学表达式;采用多体动力学软件Simpack和有限元软件Abaqus建立车辆-轨道刚柔耦合模型,通过输入不同等级钢轨表面短波不平顺谱,分析不同磨耗状态下钢轨和隧道壁的振动响应。结果表明:钢轨在20 Hz以上振动响应受其磨耗状态的影响显著;隧道壁在4 Hz以上振动响应才受到钢轨磨耗状态的影响;地铁列车环境振动源强随着钢轨磨耗发展而提高,Q2,Q3和Q4级的钢轨磨耗对应隧道壁的最大Z振级极端差值可达到10 dB,因此,对环境振动进行预测时应考虑钢轨表面磨耗发展的影响。     

地铁线路下穿燃气调压站引起的环境振动影响及控制措施研究

近年来,我国大城市地铁线网和城市燃气管网密度日益增大,地铁线路不可避免下穿燃气管线及其调压站,而地铁列车运行对燃气设施产生的振动影响及其控制措施研究少见报道。以某地铁线路下穿燃气调压站实际工程为分析对象,综合采用地铁振动类比测试和数值仿真计算方法对燃气调压站受地铁振动影响情况进行了预测分析,提出"减振垫-厚重筏板基础-减振垫-箱形设备基础"隔振控制方案,并对其隔振效果进行数值仿真分析。分析结果表明:控制措施实施前,3个燃气设备基础Z振级预测值为78.3~81.4 dB,加速度峰值为0.155~0.22 m/s^2;控制措施实施后,Z振级降为69.9~73.4 dB,加速度峰值平均下降61%,控制措施效果明显。     

三维交叠隧道列车运营对环境的振动影响

北京站至北京西站地下直径线宣武门地段交叉穿行地铁2号线及4号线宣武门车站,以此复杂的空间三线交叠隧道为背景,对列车振动荷载下的动力响应进行研究.通过荷载数定法和解析公式法,分别计算既有地铁列车和直径线铁路列车的振动荷载曲线,并作为激励源作用于所建立的宣武门地段的动力有限元模型上,进行三维动力有限元数值模拟,通过有效地选取拾振点和振动参量,对其动力响应的特点及振动传播规律进行分析研究.结果表明,北京地下直径线宣武门地段的开通运营会增加邻近地铁结构的振动响应和附加动应力,对结构耐久性和正常使用有一定影响;地面点产生的振动速度较小,不会对地面结构造成损坏;地面点的垂向振级超过规范标准;考虑此地段振源复杂、结构重要,建议采取较高减振措施,不需特殊减振;动力响应随着离开振源的距离不同而呈有规律的变化,且在离开振源水平向一定距离内存在振动放大区.     

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。