多孔地铁隧道交叠运行环境振动影响数值分析

随着城市地铁线网的逐渐加密,地铁线路布局越发复杂多样,多条地铁线路近距离并行或交叠运行情况越来越多,由此产生的地铁环境振动影响也更为恶劣和复杂。建立多孔隧道不同列车运行状态下环境振动影响三维动力有限元模型,计算结果同相关标准规范中的经验公式预测结果进行对比,两者吻合较好,在此基础上系统分析隧道孔数、隧道空间位置关系及列车不同交汇情况对地表振动传播规律的影响。仿真结果表明:上部隧道孔洞对下部隧道地铁列车运行引起的地表振动传播规律影响较大,且对隧道孔洞近场地表振动具有一定的遮挡作用;上下隧道水平间距相比垂向间距影响更为显著;不同列车运行状态组合方式对地表振动影响差异较大。研究结论可为地铁环境振动影响评价、地铁线路设计等提供参考依据。     

应用复合减振器的梯形轨枕提高轨道的减振效果

为了分析使用金属橡胶-碟簧复合减振器的梯形轨枕轨道对地表及建筑物的减振效果以及地表振动传播规律,将地铁对沿线的振动影响问题简化成平面应变问题,利用ABAQUS有限元软件建立建筑物—地铁隧道—土层二维有限元模型。把仿真计算得到的道床加速度作为模型激励,研究使用复合减振器与普通线性减振垫的梯形轨枕轨道,对环境的振动影响差异,对复合减振器的减振效果做出评价。研究使用复合减振器的梯形轨枕轨道引起的地表振动传播规律。结果表明,相对于线性减振垫,金属橡胶—碟簧复合减振器可以提升减振效果,具有替换减振垫的可行性;得出地铁列车作用下的地表振动特性,并与文献结论做比较,证明模型的合理性。     

《列车引发建筑物振动试验及数值隔振研究》

首先通过现场测试的方法对铁路线附近建筑物的振动特性、建筑物振动的传播规律及其影响因素进行了研究,然后建立了列车 大地 隔振沟 建筑物耦合动力分析模型,对隔振沟的沟深、沟长、沟到建筑物的距离和填充材料等四种结构参数对隔振效果的影响进行了分析。结果表明：列车引发的建筑物振动属于低频振动,建筑物结构对高频振动具有衰减的作用;振动随列车速度的提升而增大,随列车编组的加长而增大,随列车轴重的增加而增大;建筑物的振动水平随楼层的上升呈曲折分布;隔振沟的沟深、沟长、沟与建筑物之间的距离以及填充材料的变化对建筑物楼板的振动都有比较大的影响。     

综合交通枢纽车致振动响应特性研究

针对"站桥合一"的大型综合交通枢纽工程,研究在不同行车速度和不同线路工况下候车厅楼板以及大跨度悬挑结构的振动响应传递规律,研究列车高速过站时站房结构的动力响应,分析客运站各个楼层的动力响应规律、车致振动在客运站内的传播衰减规律。首先,以南昌西站站房结构为例,利用无砟轨道双层梁模型对轮轨力进行数值模拟,采用有限元法建立列车-轨道-站房耦合系统整体动力学分析模型,在有限元模型上施加不同工况的列车荷载,研究结果表明正线列车所致振动响应远小于到发线列车所致振动响应,双线行车所致振动响应约为单线行车的两倍,车致振动沿着与线路垂直方向和楼层高度方向快速衰减,车致振动沿着框架柱传递振动响应,但是轴柱中心线的振动响应小于跨中的振动响应。车致振动响应沿着高度方向呈现指数衰减。车致振动响应的垂向振动、横向振动存在量级上的差异,因此综合交通枢纽车站的振动舒适度问题可以主要关注竖向振动。     

地铁列车对数据中心精密设备的振动影响评价

以西安某拟建数据中心为例，开展地铁列车运行对数据中心机房设备的振动影响评价。以“振源-传播途径-受振体”为基线，采用实测与数值计算相结合的研究方法。首先，开展场地自由衰减特性测试，获取地铁列车振动沿场地的传播规律；其次，在拟建建筑物场地边界距离地铁线路最近处布置测点，获取过车时的振动响应；然后，建立拟建建筑物结构有限元模型，获取其主要动力特性；最后，以场地实测加速度作为输入，采用一致激励法进行结构的车致振动响应计算，并对建筑物内精密设备的振动影响进行预测与评价。研究表明：（1）地铁列车运行时该数据中心机房设备振动达标（；2）地铁列车振动主频集中在31.5 Hz～80 Hz；在31.5 Hz以下的中低频段，场地表现出明显的整体振动特点；在31.5 Hz以上的中高频段，地面高频振动分量随距离迅速衰减（；3）会车工况与近轨工况地面监测结果接近，说明近轨列车振动能级显著大于远轨，会车时振动能量较近轨列车增加不明显。研究思路可为此类结构的振动分析和减隔振设计提供参考。     

城市轨道交通环境振动对人体影响的暴露-响应关系研究现况

伴随我国城市轨道交通发展和人们环保意识增强,列车引起的环境振动问题日益受到关注。振动暴露-响应关系反映了客观振动水平与主观感受间的关系,是确定振动标准限值的重要依据之一。系统总结国内外针对列车环境振动对人体影响暴露-响应关系的研究进展,梳理国内进行振动评价的适用规范和舒适度评价采用的方法。研究表明:地铁振动扰民问题缺乏暴露-响应曲线的科学评判,基础调查研究的缺乏和振动指标换算的局限制约了振动限值的合理确定。建议开展地铁振动对人体影响的暴露-响应基础研究和国内外振动评价指标转换研究,为制定以人为本的振动限值提供理论基础,并实现国内外标准和研究成果的可比性和可借鉴性。     

站房结构在地铁激励下的振动响应研究

对大型综合交通枢纽车站—南昌西站进行模型仿真,从时域和频域的角度分析地铁列车激励下南昌西站的振动特性。研究地铁2号线在不同行驶速度、不同隧道埋深工况下的振动传播规律及频率分布特点,并结合振动控制标准对环境振动进行评价。研究结果表明,在地铁列车荷载作用下,综合枢纽车站的振动幅值随着振源距离增大而减小;在距离轨道中心线20 m~40 m的区域出现振动放大区,振动放大效应对轨道层与楼板层的响应影响较大,对商业夹层的影响小,车站不同结构层的振动频率分布特性基本一致,主要集中在10 Hz~60 Hz范围内,但是随着高度的增大,结构层的高频成分衰减较快;车站结构横向振动水平总体上比垂向振动小,但两者处于同一量级,甚至在部分频率范围内比垂向振动大。     

北京地铁列车振动对环境影响的探讨

根据作者在北京地铁区间隧道的列车振动测试和数值分析，初步探讨地铁列车振动对环境的影响。     

武广高速铁路周边建筑物环境振动特性分析

为了研究高速铁路运营诱发沿线地面以及建筑物二次振动响应特性,通过对武广高速铁路金沙洲路段周边环境与建筑物二次振动进行现场测试与分析,并基于ABAQUS大型非线性有限元分析软件,引入无限元动力分析边界条件,构建列车-轨道-地基-建筑物三维动力有限元模型,对高速铁路环境振动特性进行数值模拟研究,获得了高速铁路周边地面以及邻近建筑物的二次振动响应特性。其研究成果对完善高速铁路环境振动影响评价以及控制方法具有一定的参考价值。     

精密仪器环境振动测量和评价方法的研究

对精密仪器使用环境的微振动测量和控制是目前许多前沿科学亟待解决的问题和重要的研究方向。分析了目前精密仪器环境振动测量和评价方法存在的问题,讨论了环境振动数据分析方法和研究工作的技术难点。指出开展环境振动对精密仪器影响规律和测量方法的深入研究,制定评价标准或校准规范,具有十分重要的现实意义和应用价值,其成果可为精密仪器实验室建设的选址、隔振设施建设和隔振技术的实施,以及高新技术密集区环境保护及其立法提供技术依据。     

地铁引起的结构振动与噪声及其相关性分析

针对上海市轨道交通地下线沿线居民噪声与振动投诉较为集中的22个敏感点,对地铁列车运行时产生的结构振动与结构噪声进行了实测,以分析地铁引起的结构振动与结构噪声影响情况,并将测试所得的最大振级与最大声级进行相关性分析。从实测及分析可见,各测点结构振动最大振级在55 dB~92 dB左右,振动频率主要集中在40 Hz~120 Hz左右;不同线路的二次结构噪声最大值差异较大,在25~300 Hz的中低频段范围内增量较大;结构振动及结构噪声在线路两侧15 m范围内衰减较快;结构噪声是由结构振动激发而产生的,两者之间存在一定的相关性,但因建筑结构的不同等因素影响,相关性存在很大差异。     

地铁所致某音乐排练厅室内二次结构噪声测试与仿真

近年来,随着地铁建设的迅速发展,地铁运行时所产生的振动对邻近建筑室内的二次结构噪声影响逐渐引起人们的关注。为研究室内二次结构噪声数值预测方法,以北京地铁某正线邻近二层音乐排练厅为例,首先对建筑墙、楼板的振动及室内噪声状况进行多点同步详细测试,通过实测数据分析得到地铁运行所致建筑室内振动及二次结构噪声特性;然后采用大型有限元软件Ansys建立隧道-岩土-建筑-声场三维精细化数值仿真模型,对地铁列车通过时的室内二次结构噪声进行仿真计算,并与实测数据进行对比分析。结果表明:地铁列车运行引起的建筑室内二次结构噪声在63 Hz处出现峰值;在100 Hz以下频率范围内仿真结果与实测结果吻合较好;受模型网格划分尺寸影响,100 Hz以上振动和二次结构噪声数值计算结果小于实测值,考虑到地铁运行引起的振动频率主要分布在1 Hz至100 Hz范围内,其对100 Hz以上的振动及二次结构噪声影响相对较小,因此可认为所采用的数值计算方法是科学可靠的,可为类似地铁沿线建筑室内二次结构噪声预测评价提供参考。     

新型铁路沟屏障隔振数值分析

建立铁路交通引起的大地及敏感点振动分析模型,该数值计算模型由两部分组成,包括车辆-轨道-路基-大地耦合系统动力分析模型和大地-隔振屏障-建筑物耦合系统动力分析模型,运用大型通用有限元软件ANSYS对新型沟屏障的隔振效果进行分析,新型沟屏障包括梯形、倒梯形、三角型、倒三角形等,并将新型沟屏障的隔振效果和传统型式的沟屏障进行对比分析。结果表明:新型沟屏障的隔振效果优于传统沟屏障,表明可以通过改变沟屏障形状达到增加屏障隔振效果的目的,这是一项有益的探索。     

成渝高速铁路某路堤段地面三向振动测试分析

为研究高速铁路路堤段地面振动的传播和衰减规律,选择成渝高速铁路某路堤段进行现场地面三向振动测试。在时域和频域内分析地面三向振动的时程特征和频谱特征,以及垂向振动、水平向振动随距离的传播特性。结果表明,在距离线路纵向中心线同一距离处,横向(Y)、纵向(X)振动加速度最大值及有效值均大于垂向(Z),随距离的增加,加速度最大值及有效值均呈衰减趋势;随着距离的增大,三向振动的频率带宽均越来越窄,远场垂向和纵向振动主频均基本集中在33.6 Hz左右,横向优势频率集中在9.6 Hz。计权后的垂向振级高于水平向振级,未计权的水平向振级均大于垂向振级,未计权三向加速度级和计权三向振级随距离的传播近似符合负指数规律。     

Wireless Measurement System for Ground-borne Vibration and Vibration Amplifications in Buildings

The environmental impact on residents of buildings, such as adverse effect on sleep and physical discomfort is caused by ground-borne vibration sources such as rail transit systems, road traffic, construction sites, and industrial plants. To estimate the impact of these vibrations on the residents, it is necessary to measure the tri-axial vibrations in the vertical and horizontal directions of the buildings as specified in the international standard regulated by ISO 2631-2:2003. A wireless measurement system for simple and accurate measurement of building vibration was developed. Five wireless vibration measurement devices (installed together with a data recorder in the building) are controlled simultaneously by an outdoor mobile PC or a laboratory PC via wireless local area network and an Internet connection. It sends the vibration acceleration waveforms recorded in buildings over the wider internet communication system to the laboratory PC. The wireless measurement system was used for measuring vibration in two- and three-story detached houses of wooden or steel construction. The impact on the residents may be caused by the vibration amplifications associated with building structural resonances. The vibration amplifications in 120 houses were evaluated as ratios and level differences in 1/3 octave band vibration accelerations measured at the ground near the substructure and floors.     

车辆荷载引起地面振动的实测研究

对行驶重载卡车引起的地面振动进行现场实测,从加速度峰值、频谱和振级上分析了振动的衰减情况,并用两种方法讨论了扣除背景振动的振级,然后用基于最小二乘原理的模式搜索法拟合出了振动的衰减公式。研究表明：卡车引起的振动主要以垂向为主,随着振源距离的增大,振动逐渐衰减,而且振动在较近的距离内衰减很快,高频部分几乎可以完全衰减,而低频部分的振动随着距离振源的增大,衰减相对较缓,甚至在100米处还有其残余振动。     

Effect of sand-fouled ballast on train-induced vibration

One of the most important issues in desert areas is ballast layer solidification due to windy sand accumulation. This phenomenon increases track modulus which leads to serious damage in railway track components. On the other hand, one of the side effects of this problem is the increase in ground-borne vibration during train passing. Therefore, this research is devoted to the investigating effect of sand-fouled ballast on train-induced vibration by means of experimental and numerical methods. For this purpose, five sections of ballasted railway track in central desert of Iran were monitored for 6 months, and many field measurements were conducted for obtaining track stiffness and ballast fouling percentage. Then, the field measured track stiffness values were implemented in finite element model, and the environmental vibrations due to train passing were assessed in the form of acceleration and displacement time histories for adjacent points of the railway track. The results indicated that, due to the increase in ballast fouling percentage from 0 to 62.7%, maximum acceleration increased by approximately 43% and maximum displacement decreased by approximately 68%.     

上海世博文化中心TMD减轻人致振动分析与实测研究

上海世博文化中心是2010上海世博会永久性场馆之一,其主体结构由沿环向的36榀悬臂长度不一的钢桁架和矩形钢管混凝土内框架组成。结构六层为悬挑钢结构楼盖,易引起人致振动问题。对采用调谐质量阻尼器(TMD)进行人致振动控制的上海世博文化中心进行了大量的计算分析和现场实测。结果表明结构各榀桁架的竖向共振频率处于2.5-3.0Hz之间;当人以2.0Hz的频率正常行走时,结构竖向振动较小,TMD基本无影响;而当人以结构竖向共振频率快速走动或奔跑时,TMD能有效减小结构的竖向振动响应,减振效率约为15%。这对长悬臂空间结构的舒适度问题和采用TMD进行人致振动控制问题的研究具有参考借鉴意义     

多点激励振动试验控制技术进展

多点激励振动试验由于能更加真实地模拟实际振动环境而被越来越多的人所重视,成为振动环境试验发展的趋势.阐述了多点激励振动试验系统基本控制原理,并对时域波形复现的关键技术迭代算法和驱动信号重叠连接,以及频谱再现的关键技术反馈修止算法和时域随机化技术进行了介绍.最后对多点激励振动试验控制技术进行总结与展望.