地铁车辆段试车线诱发上盖住宅振动的实测研究

为了研究地铁车辆段试车线列车运行诱发上盖住宅的竖向和横向振动特点及传播规律,针对国内某地铁车辆段试车线上盖住宅进行了现场实测,获得了列车以不同车速运行时上盖住宅各层的竖向和横向振动实测数据,并分析了楼板振动在时域和频域内的振动特点及衰减规律,探讨了不同车速对上盖住宅楼板振动的影响规律.结果 表明:当地铁车辆段试车线列车正常运行时,上盖住宅竖向振动明显大于横向振动,在上盖住宅5层出现最大振动响应,其竖向和横向分频振动加速度级峰值分别为75.71dB和56.04dB,对应频率均为40Hz;车致振动沿上盖住宅向上传播时,各楼层的竖向和横向振动随层高增大呈放大趋势,但在靠近顶层位置出现振动衰减,且竖向振动在低层的放大效应更明显;列车速度对上盖住宅的振动响应有较大影响,振动响应总体随列车速度增大呈放大趋势,但并非车速越大振动响应越大,建筑物各层楼板振动响应取决于不同车速下振动波的振源荷载特性和建筑物楼板本身的动力特性.     

地铁临近建筑结构楼板的隔振效果实测与分析

在考虑建筑结构自身竖向刚度的基础上,建立并求解钢弹簧浮置楼板双质点动力学模型,给出了地铁振动竖向加速度传递率曲线。设计钢弹簧浮置楼板结构,对隔振前后地铁振动引起的建筑结构竖向加速度时程响应进行现场实测,对比分析了傅里叶值谱以及1/3倍频程。利用MATLAB进行编程计算,并与实测结果进行对比分析,最后建立多层框架结构有限元模型进行计算分析。结果表明:钢弹簧浮置楼板对地铁振动竖向加速度隔振率可达到85%以上,并且在40～100Hz频率范围内,可将原结构竖向振级减小20～30dB。地铁引起的结构竖向振级随着楼层增高有所放大。     

列车振动荷载作用下公轨合建隧道及周围土体动力响应特性研究

为了研究列车振动荷载作用下公轨合建隧道及周围土体的动力响应特性,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,基于时频分析研究隧道管片和内部结构的动力响应特性以及振动波在地层中的衰减特性。研究结果表明：列车荷载作用下全频域范围内,隧道管片结构动力响应随着频率的增大而增大,而内部结构上部车道动力响应表现为随频率的增大先增大(0～140 Hz)后减小(140～200 Hz)。就不同位置动力响应衰减幅度而言,上部车道最大,其响应平均衰减幅度为20.05dB,相应地时域上峰值加速度的衰减幅度为72.6%。此外,考虑列车振动荷载的移动效应会使隧道结构的动力响应增大,移动荷载作用下道床处峰值加速度增加了约105%,内部结构侧壁处增大了41.9%,侧壁与上部车道连接处增大了47.3%,上部车道中心处增大了22.3%。单次列车振动荷载作用过程中隧道结构的最大位移发生于拱底,其峰值为3.85 mm。     

车致振动荷载作用下富水软弱地层中盾构隧道动力响应分析

开展富水软弱地层中列车荷载作用下盾构隧道动力响应特性研究,以期为盾构隧道结构减振技术及地基土液化评判提供理论依据。采用模型试验与数值模拟相结合的方法,以时域、频域分析为基础,分别以孔隙水压力、频响函数与峰值加速度为评价指标,研究列车振动荷载作用下富水软弱地层中超静孔隙水压力、超静孔隙水压力比的响应规律以及盾构隧道管片结构与周围富水软弱地层的竖向加速度响应规律。研究结果表明：列车荷载作用下,富水软弱地层中的超静孔隙水压力峰值随着测点远离隧道而迅速减小,因此列车振动荷载对隧道周围富水地层的孔隙水压力的主要影响范围较小,主要集中在隧道底部以下约2 m范围内;借助频率响应函数(FRF)将时域结果转化为频域结果,分析发现在列车振动荷载作用的频域区间内,隧道结构与周围富水地层的竖向振动加速度级与荷载频率呈正相关,整体来看,加速度级在低频段(0～80 Hz)内的增幅明显大于中、高频段(80～250 Hz);相较于低频区段(0～80 Hz),中、高频区段(80～250 Hz)的振动波衰减更快。     

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。     

高铁站房大跨钢楼盖行车和人群荷载激励下振动响应实测与分析

对西安高铁站候车大厅在列车进出站、人群荷载激励下的结构振动响应,采用加速度传感器和信号采集分析仪进行了现场实测。分析了各测试工况下结构振动响应情况、行人-结构耦合作用、行走频率及行走状态对结构振动的影响。结果表明:列车进、出站及乘客检票进站时,不会产生较大竖向振动。人群荷载激励工况下,结构发生共振时等效正弦波峰值加速度最大为609.99 mm/s2;共振状态下,具有明显的行人-结构同步效应,且不同行走状态的人群对同一振动的反应各不相同。结构在步行频率及其整数倍频率上的振动响应较大;功率谱分析表明,人群荷载前3阶谐波分量对楼板振动贡献最大,舒适度分析时可只考虑前3阶谐波分量。采用加速度峰值会高估结构加速度响应,建议采用ESPA规范评价结构竖向舒适度。     

某大跨度挑台舒适度分析及振动控制

某景观挑台采用大跨度柔性悬挑钢结构,挑出长度约27m,在人行荷载及山区复杂风场下易发生结构竖向振动.人行荷载作用下的舒适度分析结果表明,结构竖向振动加速度大于规范限值,不满足舒适度要求;采取TMD减振措施后,结构的加速度响应得到了有效控制.根据数值风洞模拟得到的体型系数及Python编程模拟的风荷载时程,采用时域分析法进行风振分析,结果表明,结构振动加速度满足舒适度要求,风荷载单独作用下无需额外采取结构减振措施.人群荷载及风荷载共同作用时结构的竖向振动加速度稳定值小于0.5m/s2,但加速度峰值大于两种荷载分别作用时的加速度峰值之和,因此人行荷载及风荷载对结构的影响不能简单叠加,必要时应进行两种荷载共同作用下的振动分析及减振控制.     

基于导波传递分析的板肋钢桥面板振动特性研究

从弯曲波导波传递特性角度出发,结合振动试验和数值仿真开展钢桥板肋桥面板的动力特性和振动机理研究。首先开展板肋钢桥面板室内振动试验;继而运用模态叠加有限元法建立经试验验证的三维有限元动力模型,进行板件振动能量计算,并基于有限元模式分析法建立导波模型,对结构面外弯曲波频散特性和导波类型展开研究;最后对比顶板厚度、肋板厚度以及肋板间距三种设计参数对板件振动能量和弯曲波导波特性的影响。结果表明：经试验测试单边悬挂约束下顶板和肋板振动响应的优势频段出现在300Hz和400Hz,且肋板边缘测点的振动能量更大;边界固结约束下较薄的顶板具有较高振动能量峰值和较低的峰值频率;从导波传递角度来看,板肋桥面板弯曲波频散曲线均出现了通频带与衰减带间隔出现的现象,导波模态数随顶板和肋板厚度的增长而减小,顶板厚度对板件面外振动衰减带影响最大,其中带宽最大差值达110Hz,因此可通过顶板厚度对结构的面外弯曲波振动衰减带进行有效控制。     

地铁运行对沿线不同砌体结构的振动影响研究

随着地铁建设规模的不断扩大,地铁列车运行对沿线砌体结构振动影响日趋严重。针对这一问题,以某地铁线路邻近砌体结构为研究对象,建立了车辆-轨道-隧道-地层-砌体结构耦合模型,分析了砌体结构层数、墙体材料、基础材料对振动响应分布规律的影响。结果表明,墙体材料除石砌体外,均在不同层数出现振动响应放大现象,且配筋砌体最大;各种基础材料均出现振动响应放大现象,且峰值频域范围均为40~50 Hz;对于不同层数的砌体结构,水平向、垂向倍频程峰值个数略有区别,但每种层数下的最大加速度振级基本相同,均为60 dB左右。研究成果对地铁沿线砌体结构的振动控制具有指导意义。     

近轨建筑地下室结构柱车致低频振动减振设计

为了降低车致低频振动,依托实际工程,开展地下室结构柱减振设计研究。基于车辆-轨道耦合动力学理论,考虑短波随机不平顺引起的轮轨中高频振动、土体分层特性、人工黏弹性边界等非线性因素,建立近轨高层建筑车致低频振动预测模型。通过现场地表振动衰减规律测试与车致地下室振动特性测试,验证振动预测模型的有效性。研究地下室非永久柱优化布置,以及非永久柱中嵌入碟形弹簧支座、橡胶支座、粉煤灰支座等4种减振方案对车致低频振动的抑制效果。结果表明：对结构柱进行优化设计可不同程度降低车致低频振动;减少地下室非永久柱可降低地下室整体结构刚度以减少传至高层建筑的振动;采用碟形弹簧支座主要衰减地下室隔板频率63～125 Hz区段振动,高层建筑最大Z振级最多衰减7.3 dB;通过橡胶支座衰减地下室隔板频率40～125 Hz区段振动,高层建筑最大Z振级最多衰减7.6 dB;而采用粉煤灰支座主要衰减地下室隔板频率40～125 Hz区段振动,高层建筑最大Z振级最多衰减5.4 dB;针对该实际工程,结构柱内嵌橡胶支座效果最佳。     

紧邻地铁车站地下空间楼层振动效应测试评价

地铁列车运行引发车站临近地下空间楼层振动,对其理论完善有赖于现场实测及数据分析。本文以紧邻地铁车站的某大型地下空间为例,基于Imote2无线传感器网络平台,对地铁列车进站-停靠-出站阶段地下空间楼层振动效应进行了实测。分别获得了加速度时程谱与频谱,计算出楼层测区内的Z振级分布,并对三分之一倍频程各中心频率的分频振级分布特征进行了分析。结果表明:楼层钢筋混凝土楼板在弹性波传播方向上存在阻尼作用,但对于不同频率的弹性波,其阻尼耗散程度不同;弹性波在楼层内传播过程中,不仅存在振幅随传播距离增大而衰减的现象,还存在复杂的波动干涉行为,并导致振动效应放大区的出现;测区楼板被激发出的前两阶固有频率分别为1.60 Hz与3.15 Hz,二者的分频振级均小于60 dB,对人体健康造成的潜在不利影响较小;为降低楼层振动效应对建筑体及附属设施的不利影响,可考虑采取进站提前减速、出站推迟加速的方法,亦可考虑在局部地铁道床采取减、隔振等措施,集中耗散高频振动能量。     

胶合木-混凝土组合楼盖人行荷载激励下振动舒适度研究

为研究胶合木-混凝土组合楼盖在人行荷载激励作用下的振动舒适度,对胶合木-混凝土组合楼盖进行了动力特性试验,测得其基本自振频率和阻尼比等相关动力特征值,并对该楼盖施加了多种人行激励工况,分析了步频、行走路径、行人数量、行走荷载布置方式、行走方式等因素对胶合木-混凝土组合楼盖振动性能的影响。结果表明：随着步频的增大和行走人数的增加,组合楼盖的峰值加速度逐渐增大;多人保持一致行走状态下组合楼盖的峰值加速度较随意行走的大;当步频相同时,原地踏步时的组合楼盖峰值加速度较连续行走的大。在试验研究的基础上,提出了胶合木-混凝土组合楼盖基本自振频率以及单人行走下峰值加速度的计算方法。最后结合国内外相关规范,建议采用自振频率和峰值加速度的双重指标来评价胶合木-混凝土组合楼盖振动舒适度,即楼盖的自振频率不小于15Hz,峰值加速度不大于0.15m/s²。     

U形钢板-混凝土高强螺栓连接组合空腹夹层板楼盖舒适度实测与研究

大跨度楼盖结构人员舒适度控制指标为竖向振动频率及竖向振动加速度。以黑龙江中医药大学文体中心B区的57 m×39 m+57 m×36 m双跨多层（地下1层、地上3层）工程为例,利用环境激励,采用频域法模态拟合方法对该结构进行了现场竖向振动模态测试,获得了该楼盖结构前4阶竖向自振频率、振型及竖向加速度,并采用有限元方法对结果进行了分析与评价。研究结果表明：楼盖竖向1阶振动频率的有限元分析和测试结果均满足现行规范要求;楼盖竖向峰值加速度实测结果满足小于0.005g的要求,不会引起人体的不舒适;有限元方法计算频率比实测结果偏高,是因约束条件不同所致,故设计中需要考虑楼盖与柱的刚性连接。     

高速铁路周边建筑物环境振动现场测试与分析

对高速铁路列车引起的周边建筑物与地面环境振动响应进行现场测试,利用频谱分析方法研究高速列车引起的周边地面与建筑物环境振动特性,结合城市铁路振动控制标准对高铁环境振动影响进行分析与评价。研究结果表明:时速270km/h的高速列车产生的环境振动频率主要集中在25~60Hz范围内;建筑物垂直振动大于水平振动,建筑物铅垂Z振级最高可达70.62dB,建筑物二次振动具有明显的高度放大效应,建筑物顶层铅垂Z振级约为室内地面的1.094倍;周边地面振动明显大于建筑物振动,但两者表现出相似的变化规律,周边地面分频振级最高可达92.0dB,而建筑物分频振级最大值仅为80dB;高速铁路环境噪声值高达92.8dB,超过城市环境噪声重度污染标准。高速铁路产生的环境噪声污染远大于环境振动影响,须采取相应的隔声降噪措施,以重点控制高速铁路环境噪声污染。     

地铁振动对邻近砖混结构住宅影响研究#br#

以北京地铁沿线附近某砖混结构住宅作为监测对象,在建筑物各层布置传感器,监测地铁通过时建筑物的振动加速度,对监测数据在时域和频域范围内进行分析。建立隧道-土层-建筑物的三维有限元模型,研究砖混结构住宅的振动响应。研究表明：地铁运行引起邻近砖混结构的振动以竖向为主,振动主要集中在40~80Hz,随着房屋高度的增加低频振动影响逐渐显现。砖混住宅各层加速度监测结果与数值模拟结果相吻合,验证了有限元模型的正确性。通过对多种工况下地铁运行引起的邻近砖混结构住宅的振动响应的研究,明确了近接距离、土层性质和隧道埋深对砖混结构住宅振级水平的影响规律,为地铁沿线建筑物的改造及规划提供了参考。     

不同服役环境下高速铁路膨胀土路堑基床振动特性模型试验

为研究铺设半刚性防水结构层的膨胀土路堑基床的振动特性,在实验室内进行1∶1大比例尺模型试验,对基床在干燥、降雨和地下水位上升3种服役环境下以4 Hz频率分别进行100×104次激振,监测路堑基床不同位置的加速度和速度响应。结果表明:在相同循环动力荷载作用下,服役环境对新型基床结构的振动加速度和速度大小具有显著影响,但对二者沿基床深度方向的衰减规律影响不大;与干燥服役环境相比,路基面的加速度和速度增长幅度在降雨服役环境下分别为35%和20%,地下水位上升时分别为45%和23%。     

某高层结构长悬臂钢框架楼板的减振分析

本文采用有限元软件ETABS对人行走激励下高层长悬臂钢框架楼板进行TMD减振分析。根据节点加速度、弹簧力和阻尼力等计算结果,表明合理的TMD布置方式和参数选取可有效控制长悬臂钢框架楼板竖向振动,改善竖向舒适度。     

超高层建筑办公楼面竖向振动舒适度分析

超高层建筑由于其建筑功能的需求,如办公空间的宽敞导致了楼盖跨度增大,或是由于施工速度的要求,通常采用的铜-混凝土组合楼板致使楼盖结构整体偏柔,这些因素都会导致此类楼盖可能存在竖向振动舒适度问题.对某一起高层建筑办公楼盖体系进行了竖向振动舒适度分析和评估,采取国内外较认可的频率、加速度双控标准来评估其竖向振动舒适度.先后采用了AISC规范和有限元软件对钢-混凝土组合楼板的自振频率和人行荷载下的加速度进行了计算,结果显示该工程楼盖自振频率与 加速度响应都满足我国规范的限值要求;AISC规范在组合楼盖自振频率计算方面较为可靠,而加速度响应计算偏于保守.模态分析和瞬态分析结果表明,具有悬挑部分的组合楼盖需要着重考虑悬挑楼板区域的振动影响.     

行走激励下大跨度空腹夹层板结构振动舒适度分析

随着大跨结构的发展,舒适度已成为评价楼盖结构性能的重要指标。针对大跨度空腹夹层板楼盖,考虑行走路线和步行频率影响进行了振动响应计算。分析表明,空腹夹层板的自振特性类似于实心平板,低阶振型主要表现为竖向振动;采用行走路线法评价楼盖舒适度时,应根据实际情况采用较长的路线并使其通过低阶振型中心;定点激励法计算的峰值加速度要低于通过低阶振型中心行走路线的计算结果,据此评价楼盖舒适度是有局限性的;楼盖上不同感受点的加速度响应峰值是不同的,较大的加速度响应峰值只出现在低阶振型中心周围。