高速铁路引起的地面振动实测及分析

本文通过对高速列车运行时引起地面振动进行实测,将实测得到的地面振动加速度数据在时域和频域里进行了分析,研究了地面振动的特点和衰减规律。得到了以下结论:地面竖向振动随着距轨道中心线距离的增大而减小;地面的横向振动随距离的衰减规律是先增大后减小,在距轨道中心线距离5m处出现振动反弹放大区;高频振动的衰减速度大于低频振动的衰减速度。     

基于振源-传播模型的地铁引起地面振动数值预测

针对上海地铁运行引起地面振动的预测问题,应用振源模型计算不同车速对轨道基础的激振力,应用传播模型计算不同激振力输入下的地面振动加速度,建立了“地铁-隧道-土层”系统动力有限元模型。通过对比数值模拟结果与实测结果,分析了不同因素对地铁引起地面振动的影响规律。结果表明:随着地铁车速增加,振源激振力和地面振动加速度的幅值均明显增大;地面上距地铁中心线30 m范围内各点振动加速度峰值随距地铁中心线距离由近及远呈幂函数形式衰减;地面振动加速度频率主要为低频振动,随着距地铁中心线距离的增大,高频衰减相对于低频更为明显;建议上海地区建筑尽量在地铁中心线20 m范围外进行规划,或采取降低设计车速、减轻车辆荷载、优化隔振措施等方法,减少地铁运行引起地面振动对地面建筑及居民生活的影响。     

交通系统环境振动评价问题的探讨

通过对武汉市轻轨一号线一期工程环境振动的现场测试,研究轻轨对周边地面和邻近建筑物的振动影响。实测结果表明:高架轨道交通所引起的环境振动随着距轨道中心线距离增加而减小,但在建筑物地基附近存在振动放大现象;本底振动对总体振动的影响随着距轨道中心线距离增加也逐渐增大;对于多层建筑物,楼层越高,振动越强烈。     

高架桥行车振动对周边环境的影响研究

高架桥行车引起的环境振动与地面行车荷载引起的振动不同在于其引起的振动通过桥墩传给大地,属于点振源问题,而后者是移动振源。通过现场测试,探讨了高架桥车辆荷载引起的环境振动传播规律和衰减特点,分析其与地面交通荷载引起的振动差异。实测数据表明:(1)地面交通荷载随距离的增加,铅垂向加速度幅值衰减很快,距道路中心线30 m外,加速度幅值逐渐趋于平稳,距道路中心线40 m处振动略有放大,后逐渐减小并趋于稳定;(2)地面交通荷载随距离的增加,振动的高频分量迅速衰减,各测点振动的振级也逐渐降低;(3)相对于地面交通荷载引起的振动而言,高架桥行车引起的振动较小。研究成果可为交通荷载作用下沿线周边环境的评价提供依据。     

压缩机引起的地面振动特性和衰减

本文通过大量实测,对压缩机中的空压机和冷冻机在正常运转过程中,引起的地面振动特性和衰减,进行了试验研究。采用数理统计的复合回归分析,探讨了其振动传播衰减的规律,提出了压缩机地面垂直和水平振动衰减的经验公式。本文经验公式的计算结果,与实测数据比较接近。文中还对防振距离提供了参考数据。     

无碴轨列车引起的竖向振动在土体中的传播研究

城市轨道交通和高速铁路的发展,加剧了列车运行引起的环境振动。该文对CRTSI型板式无碴轨列车运行引起的竖向振动进行了研究,基于有限元模型分析了竖向振动在土体中传播规律。竖向振动的频率集中在10～120Hz之间,它和主频、振级都随着距离振源距离的增大不断减小,并且随振动的不断传播,高频成分迅速衰减;竖向加速度峰值随着深度的增加有减小的趋势,加速度峰值衰减的幅度在距离轨道较近时更加明显。     

由道路交通预测地铁振动衰减规律的实测研究

对地铁引发的环境振动进行有效预测是沿线环境评价及线路规划的重要依据,但不同场地的地铁振动衰减规律差异很大。基于此,笔者提出了采用同一场地内地面道路交通振动实测对地铁振动衰减规律进行预测的方法。首先,选取地面道路和地铁线路伴行的测试场地,开展了地面道路车辆和地铁引发的地表振动响应实测;基于实测数据的统计分析,研究了车辆分别行经路面缺陷及平坦路面时引发的场地振动衰减规律,探讨了采用道路交通振动预测相应地铁振动衰减规律的有效性和适用性。研究结果表明,在距地铁线路约一倍埋深后,采用车辆行经路面缺陷引发振动的实测结果可较准确地预测地铁振动衰减规律,有效值和振级的预测误差均在15%以内。     

基于烦恼率模型的环境振动舒适度评价

本文对遂渝高速铁路无碴轨道试验段客车运行引起的环境振动进行了现场实测,在此基础上基于烦恼率模型对环境振动舒适度进行了评价。由环境振动引起的烦恼率随距离增大而减小,衰减速度由快逐步趋于缓慢,在距离轨道一定距离后引起的烦恼率值低于限值。烦恼率值随车速增大而增大,宜在实测区域控制车速或增加减振措施,以降低其对周围环境的影响。本文给出了基于烦恼率模型的环境振动舒适度评价分析方法。     

宁杭城际铁路列车运行引起的地面振动现场测试

对宁杭城际铁路列车运行引起的高架桥段地面振动竖向加速度进行了现场测试,分析了振动特征及其传播的衰减规律,结果表明:地面振动峰值速度和加速度随着离高架桥距离的增大而减小,20 m以内时地面振动衰减幅度较大;地面振动峰值随列车时速的提高而增大;靠近桥墩处的地表振动主要是由列车周期性的轮轴力作用而激发,远离桥墩处的地表振动主要是从靠近桥墩处的地表振动波传播而来,受轮轴力作用的影响程度轻。     

重载列车通过高架桥诱发地面振动传播与衰减规律的现场测试研究

考虑到以往对重载列车运行诱发铁路高架桥周边地面振动的传播规律及对附近民房的影响研究较少,基于朔—黄重载铁路神山高架周边地面与建筑物的振动速度和加速度的现场实测与分析,借鉴萨道夫斯基公式,研究桥墩周边地面测点的振动速度幅值的传播与衰减规律,以及受轴重和车速的影响,地面和建筑物振动响应的振动规律。结果表明,梁端测线上各测点振动速度随距离衰减更快,且明显呈非线性,随列车速度变化也更为显著;基于对实测数据的分析,得到质点峰值振动速度与距激励源距离、列车速度、轴重之间的关系式;相同型号的空载车与满载车引起的振动速度幅值相差较大,而不同型号的空车之间振动差则较小;对屋顶、室内、基础测点的峰值振动速度及加速度级的分析表明,在10~20 Hz范围,屋顶竖向振动大于横向,且一些频段振级超过规范限值,对附近民房内人体舒适性有一定影响。     

台风边缘/中心区域经历平坦地貌时平均风剖面特性

利用浙江沿海东海塘观测塔(120m高),实测得到3次强台风（海棠Haitang 0505、麦莎Matsa 0509和卡努 Khanun0515）登陆时段距地面5个不同高度处平均风速记录资料。统计表明平均风剖面幂指数登陆前变化均非常 剧烈,登陆后则趋于平稳;实测场地（近A类场地条件）多数情况台风的风剖面幂指数均大于规范规定值0.12, 仅在台风中心经过观测塔较短时间内取值小于规范建议值;当观测塔始终位于台风影响外围区时,平均风剖面幂 指数随着台风中心与观测塔距离的增大而缓慢减小;当观测塔穿过台风中心时,平均风剖面幂指数随着台风中心 与观测塔距离的增大而增大,同时,台风登陆后,观测塔所在地的平均风速逐渐减小,而平均风剖面幂指数却逐 渐增大。     

强夯振动衰减规律的研究

本文根据大量的强夯地面振动监测资料对强夯地面振动的衰减规律进行了统计分析 ,分析表明用夯检距的负幂函数描述强夯地面振动衰减统计规律是合理的。量纲分析证明 ,上述统计衰减规律也是符合物理规律的。谱分析表明 ,各个单频成分的强夯振动衰减同样符合负指数函数规律 ,衰减指数在频率域中的变化规律可用频率的三次多项式表示。     

锻锤生产引起的环境振动测试及分析

针对某锻压车间内锻锤生产振动状况,对车间地面、排架柱及相邻二层办公楼楼面的振动响应进行了实测。结合实测数据,分析评价了锻锤振动的影响范围及程度。比较了按GB50040—96《动力机器基础设计规范》中地面振动衰减计算公式的计算结果与实测值之间的差异,表明规范公式不适用于既有工业建筑地面振动衰减规律的预测及振动影响评估,应给予修正。指出水平振动响应对排架柱的影响程度更为显著。     

柱锤强夯置换振动及侧向变形环境影响试验研究

对柱锤强夯置换进行不同能级的试验研究,在距每个试验区不同距离进行三向地面振动监测,根据监测曲线研究振动速度/加速度衰减规律,得出柱锤强夯施工振动影响安全距离;在距每个试验区不同距离埋设测斜管,在施工过程中及工后进行水平位移监测,得出不同能级、不同距离下柱锤强夯置换对地面及地下变形影响规律,提出柱锤强夯置换引起地基土变形的安全距离。     

高速铁路无砟轨道基础结构垂向位移分布特性分析

建立高速铁路无砟轨道-路基结构动力有限元模型,系统分析高速列车荷载作用下轨道和路基垂向位移在时间和空间上的分布规律,比较轨道不平顺和断面位置对位移分布的影响规律。数值分析结果表明,轨道不平顺和横断面位置对轨道和路基垂向位移分布的影响可以忽略不计;高速列车荷载作用下钢轨和轨道板垂向位移的最大值分别为0.79mm和0.238mm,结果都在京津铁路现场试验实测数据的范围之内;轨道板和底座的垂向位移沿横向衰减非常缓慢,仅分别降低了3.6%和6.5%,沿深度基本没有变化;路基各层面垂向位移在轨道宽度范围内沿横向仅衰减10%左右,轨道宽度范围外位移按指数函数快速衰减,在距离线路中心线3m和4m附近,基床表层和基床底层的垂向位移已衰减一半以上,路基位移沿深度线性衰减,在距钢轨底面4m附近,垂向位移衰减50%左右,到基床底面处位移衰减70%以上。     

富水卵石土地层盾构隧道运营对环境影响分析

针对富水卵石土地层颗粒分布不均、卵石含量高等特点,以成都某地铁区间隧道工程为背景,采用FLAC3D软件分析了列车振动荷载作用下地表及建筑物的竖向动力响应特性。结果表明:随着距轨道水平距离的增大,地表竖向动力响应逐渐减弱,且在距隧道较近处衰减缓慢,在较远处衰减明显;整体上建筑物的动力响应随楼层升高有缓慢增大的趋势;随着水平距离的增加,同一楼层处的动力响应有显著的衰减现象,且距离越远衰减幅度越大;地表和建筑物的动力响应均集中在0~12 Hz和20~25 Hz两个频率带内,属于低频振动。研究结果可为进一步完善城市振动控制标准提供参考。     

交通运输车辆引起的地面振动特性和衰减

本文通过大量实测实验研究了火车、汽车在运行过程中引起的地面振动特性和衰减。采用数理统计的复合回归方法,探讨了振动的传播衰减规律,提出了地面垂直和水平振动衰减的经验公式。并和目前国内采用过的几种公式一起与实测结果对比,本文经验公式符合程度较好。文中还提供了防振距离的参考值。     

黄土区高墩路基车辆行驶引起环境振动影响研究

以黄土区高墩路基为研究对象,采用地脉动仪TROMINO对车辆行驶引起的地面振动情况进行现场测量,获得了无车辆行驶、车辆以不同速度通过时距振源不同距离测点处的时域和频域信号,研究分析了车辆行驶速度、距激振源距离等因素对地面振动的影响规律。现场测试结果表明:车辆在道路上行驶经过时地面产生的振动以竖向振动为主,行车速度越大,振源距离越小,地面产生的振动越大;车辆行驶时地面产生的水平向振动向远处传播时高频部分衰减快,低频部分衰减慢,而竖向振动衰减不明显;车辆在道路上正常行驶时产生振动的主频率在10 Hz附近,振动满足人体舒适性要求。现场测试结果可为黄土区高墩路基由车辆行驶引起的振动影响提供一定依据。     

地铁引起的地面振动及其对精密仪器的影响

采用高灵敏度传感器,测试正常运营的地铁和地面车辆引起的地面垂向振动加速度.将地面振动时程转换为频域内1/3倍频程频谱,研究正常运营的地铁和地面车辆引起的地面振动特性;同时,参考电子显微镜Tecnai30的环境振动标准,探讨地面振动对精密仪器的影响规律.研究结果表明,地面振动存在一个"等振频率",在小于"等振频率"范围,地面振动主要受背景振动制约,而距离的影响很微弱;在大于"等振频率"范围,地面振动主要受距离的影响,背景振动的作用仅次于距离.小于"等振频率"的低频地面振动对精密仪器影响较大,其影响程度主要受背景振动的影响;而在大于"等振频率"范围,地面振动对精密仪器的影响随着距线路中心线距离的增加而减弱.地铁与地面车辆的地面振动的叠加,在6～30 Hz频段容易对精密仪器产生影响.     

地层特性对孤石爆破振动传播的影响研究

孤石爆破振动会对周边建筑及地下管线的安全造成影响,分析振动的传播规律可为工程爆破安全控制提供参考。采用Abaqus有限元分析软件建立孤石-地层-炸药三维有限元分析模型,与工程实测数据对比验证了模型的可靠性。考虑均质地层、上软下硬地层和上硬下软地层等情况,研究了土体弹性模量变化对地层及地表土体峰值振动速度传播的影响规律。结果表明：均质地层土体弹性模量越大,孤石上方1～3 m内土体峰值振动速度随埋深的衰减越快,在除孤石与土体交界面外任意埋深处振动速度越小,振动频率越高;峰值速度在上软下硬地层交界面处会出现增大突变,且随着弹性模量差值增大,上层土振动衰减加快而下层土的峰值振动速度不受影响;峰值速度在上硬下软地层交界面处则出现速度衰减突变,且随着两层土弹性模量差值增大,下层土受到反射波作用峰值振动速度有所增大,而地表速度较均质地层减小。