重车运行引起的周边建筑振动实测与分析

根据现场实测数据,对重车运行引起的周边建筑振动实况和振动特性进行了分析研究。结果表明,地面振动Z振级主要由测点到道路中心的水平距离决定,在距线路一定距离时,车辆的载重对地质点振动的影响为非敏感因素。重车运行对结构虽不易构成安全影响,但对邻近建筑物的振动影响常造成环境振动污染问题。     

轨道交通运行引起的隧道结构振动测试研究

为了研究宁波轨道交通1号线运营引起的环境振动,对隧道内列车运行引起的钢轨、轨枕和隧道壁振动进行实测,从时域、频域、时-频域及振级四个角度对测试数据作了全面的评估与分析。结果表明:钢轨振动以500Hz以上的高频振动为主;轨枕无明显振动优势频率;隧道壁振动以200Hz以下的低频振动为主;在列车经过时,轨道交通1号线钢轨的Z振级约为122d B,轨枕约为92d B,隧道壁铅垂向约为75d B,横向约为82d B;在客流高峰期,各测点Z振级增加3~5d B。可以为轨道交通的减振措施及隧道结构的长期振动沉陷预测提供理论依据。     

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。     

地铁车辆段上盖建筑车致振动试验

为了研究地铁车辆段上盖建筑车致振动机理,对杭州某地铁车辆段试车线上盖建筑的振动进行了试验研究。基于环境激励分析了上盖建筑楼板的动力特性,研究了不同车速下地铁车辆段上盖建筑的车致振动特性和传播规律,结合中国环境振动评价标准对建筑物室内的振动舒适度进行了评价。结果表明:上盖建筑楼板一阶频率在28～46 Hz之间,阻尼比为0.3%～1%; 上盖建筑物的车致振动主要分布于0～140 Hz之间,10～25 Hz以内的低频振动表现为结构的整体振动,沿层高有放大的趋势,不同车速下楼板振动频率分布类似,都主要集中在楼板的自振频率附近; 随列车加载车速的降低,地铁上盖建筑中的整体振动强度呈下降趋势,部分楼板的最大Z振级及分频振级均出现“反弹”现象; 试车线列车以超过35 km·h^-1的车速运行时上盖建筑中楼板的实测最大Z振级超过了标准限值,为保证试车线列车功能同时提高上盖建筑的振动舒适度,有必要在已有轨道减振的基础上对上盖建筑物进一步采取减振隔振措施。     

滨海软土地区地铁运营对沿线建筑物振动影响分析

滨海新区新建地铁Z2线运行最高时速可达120 km,大于城市中运行的普通地铁列车时速(60～80 km),高速地铁荷载相较于普通列车荷载有着频率高、幅值大的特点,所造成的环境振动也有所不同。本研究以天津市Z2地铁线一期工程作为实例,依托实际工程数据,利用大型通用有限元软件ABAQUS,建立轨道–隧道–地基–建筑物三维有限元模型,并结合ABAQUS自带子程序DLOAD模拟移动荷载,利用动力隐式分析针对天津滨海新区饱和软土地带快速地铁运营对沿线构建筑物的振动影响进行分析。并且对比3种基础形式–桩基础、筏板基础与条形基础的建筑结构在不同列车速度和隧道埋深工况下的振动反应规律。研究结论可为今后地铁工程沿线振动预测和评估提供指导。     

地铁运行时对上部建筑的影响性分析

采用MADIS GTS建立某段区间隧道、岩土、上部建筑整体有限元模型,模拟地铁列车以40km/h速度从建筑物下部穿过时,隧道、岩土、上部结构的振动响应,对上部建筑物产生的振动加速度级与我国《城市区域环境振动标准》中振级的标准限值进行对比,结果表明下部列车运行对上部建筑产生的振动加速度级超出了标准限值要求,最后给出了一些减少上部建筑物振动的建议,以减少地铁列车运行产生的振动对建筑物内人们生活的影响。     

选煤厂楼层内设备引起的环境振动分析

选煤厂设备运转引起的振动对周围环境影响较大,针对工程实例选择典型设备,采用分离子结构法对厂房周围土层及邻近建筑物的振动进行了数值模拟,重点分析了厂区地面硬化形式对振动波的传播和衰减以及振动对人体的影响。研究结果表明,振动筛引起的地面振动强烈,在靠近厂区30 m内都处于被人体明显感觉的状态;地面硬化后,地表振幅明显减小,加速度相应增加,相应的竖向振级较未硬化地面明显增强;未硬化地面的振级在距厂房30 m处接近环境振动规范要求;邻近建筑物有明显振感。     

高架线路振动响应的监测与分析

近年来,高速铁路在我国得到了快速发展,由高速列车引起的附近土体及建筑物的振动问题越发突出。而附近土体的振动问题直接影响铁路沿线土地的正常使用,如何测定铁路沿线的土体振动问题是关键。针对客运专线高速列车的特点,布置了动力响应检测点,测定了高速列车通过时各个测点的动力响应值,并利用傅里叶变换求得振动响应的频谱值,从而更直观的反应了振动衰减的特性,其可为高速铁路减震降噪方法的选择提供数据,亦可为我国高速铁路的设计提供一些参考。     

高架高速铁路运行引起周围土体振动响应研究

基于动力学理论,将高架高速铁路运行动力学系统分解为两个子系统——列车-桥梁子系统和基础-层状地基土子系统,应用ANSYS软件分别建立动力学有限元模型。首先计算列车-桥梁子系统动力学响应,获得桥墩反力;然后将其作用于基础-层状地基土子系统,对高架高速列车运行引起的周围土体振动响应进行了分析,获得不同桥梁跨度和列车运行速度下周围土体的振动响应及其传播与衰减规律;分析了高架高速铁路引起的地面振动,指出高架高速铁路建设中需关注与周围建筑物之间的建筑距离,必要时应采取隔振措施。     

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.     

汽车荷载作用下地下结构的现场振动试验研究

为了研究汽车荷载引起地下空间结构的低频振动和噪声问题,开展了地下结构现场振动试验。在结构顶板上下表面和地下一层布设测点,从时域及频域方面研究车辆振动下地下结构的振动响应,同时结合振级和噪声标准进行环境评价。结果表明：汽车荷载作用下地下结构以竖向振动为主,顶板竖向基频约为17.0Hz,振动能量主要集中于15.0~30.0Hz; 振动响应从顶板传递至地下一层时大幅衰减,顶板与地下一层的竖向振动沿水平方向传递不明显;顶板横向振动传递时衰减较慢; 测试荷载工况下,结构顶板竖向峰值加速度为274.38mm/s2、地下一层楼面Z振级最大81.02dB,噪声最大56.66dB,超过楼盖峰值加速度、振级与声环境质量限值,需采取减振降噪措施。     

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。     

Numerical study of isolation in the backfill zone of foundation pit method to reduce railway generated vibration in high‐rise buildings

The conventional methods to reduce building vibration include isolation of vibration sources, isolation of buildings, and setting trenches in the propagation path. However, it is evidenced that these methods are not feasible for high‐rise buildings in crowded urban areas. This paper proposes a new method to reduce vibration for high‐rise buildings by using the existing construction backfill zone, the isolation in the backfill zone of foundation pit (IBF). Numerical analyses were first carried out to obtain a realistic excitation time history, and a finite element–infinite element model was developed and calibrated using test data from an actual building site. The contributions of the basement sidewalls and foundation slabs to floor vibration and the influence of infill material properties are investigated. Lastly, a composite isolation layer was suggested to provide both sufficient restraining effects to the building foundation and satisfactory vibration isolation. The analyses confirmed that the proposed IBF method reduces ground‐borne vibration in high‐rise buildings by up to 66% when railway is on the ground.     

天津Z2线地铁运营对沿线地面振动的影响分析

天津滨海新区Z2线为新型地铁线路,有着列车运行速度快、发车频次高等特点,其地铁运营时速最高可达120km,而中国现阶段城市中运行的普通地铁列车时速一般在60～80km。高速地铁荷载与普通列车荷载相比,有着频率高、幅值大的特点,所造成的环境振动规律也有所不同。以天津市Z2地铁线一期工程作为实例,依托实际工程数据,利用大型通用有限元软件ABAQUS建立隧道–土层三维有限元模型,采用动力隐式分析模拟地基土高速移动地铁列车荷载下的地表振动强度衰减规律,比较不同盾构隧道埋深、不同地铁列车行车速度以及不同隧道上覆土层性质工况下的地表振动变化规律,并结合相关城市环境振动评估标准,对地铁造成的环境振动进行评价,初步得到了地铁线路环境振动防护距离随以上三种因素的变化规律。研究结论可为今后高速地铁线路工程建设选线以及运营沿线振动预测、地铁沿线规划提供一定指导。     

冲击钻孔对场地周边建筑物的影响

通过对河南某场地进行冲击钻孔施工时产生的振动进行的现场测试,以评价其对周边建筑的影响。主要测试项目包括:地表加速度、深部土层加速度及土层的分层沉降。分析不同数目钻机同时施工时引起的振动在土层中的衰减规律以及波的传播规律、振动导致的建筑物周边地层的沉降,并提出保障建筑物安全的工程措施。研究表明:冲击钻孔时,地基会产生较大的振动,这种振动在地表和地层内部衰减较快;冲击振动产生的振动波主要以面波和剪切波两种途径传播;在周边建筑地表粉土层,振动的频率相对较低。采取隔孔打桩,并控制同时施工数量的方法能有效降低振动对周边建筑物的影响。     

Attenuation of noise and vibration caused by underground trains, using soil replacement

Tunnels are used to convey transportation in dense urban areas, especially by underground trains. Underground trains radiate noise and vibration by airborne sound and by transmission of vibration through the rails to the surrounding ground. The acoustic wave propagates through the ground, being transmitted by soil–structure interactions to nearby buildings. The transportation induced vibrations add to the static and other types of loads, and their specific spectral features are well distinguished and perceived as nuisance to people. The disturbing effect caused by these solid borne vibrations can be significantly mitigated by soil replacement of the material under the rails. This technique, which was described in previous publications by the authors, is further developed and analyzed here by modeling and numerical analysis, for underground applications. Illustrative examples show through spectral analysis the role of soil replacement, avoiding sound bridges. In this context, the required thickness of the soil replacement layer was considered. It is shown that a 0.5 m thick layer may be sufficient for most practical purposes.     

Experimental study on the sandbag isolator of buildings for subway-induced vertical vibration and secondary air-borne noise

This paper presents a new geosynthetics isolator composed of stacked sandbags for buildings’ base-isolation method to improve human comfort under subway-induced environmental vibrations. The static and dynamic mechanical properties of the isolator are tested in a laboratory first. Then field experiments are performed with a full-scale building to investigate the effectiveness of the isolator. The results indicated that the bearing capacity is mainly influenced by the soft contact interfaces between different sandbags, and is sufficient for most low-rise and mid-rise buildings. Similar to some springs in a series, the soft contact interfaces make the vertical stiffness of the isolator low enough to isolate vibrations. The friction forces between sand particles are a benefit to dissipating energy, which increases the damping ratio to 14%. After the installation of geosynthetics isolators, the vertical vibration and secondary air-borne noise inside the building are effectively suppressed, and therefore the comfort for residents is enhanced. Further, there is no negative impact caused by automobile vibrations on the isolated building because the damping ratio of the isolator is high enough to resist resonant amplitudes. These results demonstrate that the isolator is feasible for buildings near subway transportation.     

爆破地震动作用下砌体结构动力响应的现场实测与数值模拟研究

以江苏省昆山市朝阳西路南侧两栋楼房的爆破项目为工程背景,对爆破过程中产生的地震动及其效应,包括地震波的传播与衰减规律以及振动对邻近区域内一座三层砌体结构房屋安全性能的影响,进行现场测试,并采用有限元软件SAP2000进行数值模拟分析。测试结果表明,砌体结构房屋的竖向振动速度大于水平向振动速度,三层走廊的各向振动速度大于一层,竖向主振频率大都集中在10Hz以下,水平向主振频率相对分散,但基本不超过50Hz。经有限元数值模拟分析得到的低阶自振频率与顶层加速度值与实测的结果误差较小。     

强夯加固地面振动响应分析与工程实践

在强夯施工过程中 ,地面振动对周围环境的影响已是一个不容忽视的问题。借用弹性半空间理论中刚性基础瞬态振动的位移解 ,提出了估算强夯地面振动竖向速度峰值的半经验公式。工程实例的实测数据验证了半经验公式的可靠性 ,可为强夯振动环境效应评价提供有益的参考。