填充沟对轨道交通荷载被动隔振效果的BEM-FEM耦合法分析

采用时间域边界元数值方法,分析了隔振沟对列车交通荷载引起建筑物振动的减振效果.2D计算模型中土—结构体系包含铁路路基、地基土体、隔振沟及六层框架建筑物.考虑了土—结构相互作用对填充沟隔振效果的影响及填充沟的几何形状、填充材料特性对结构振动的影响也做了数值分析,计算结果表明:采用隔振沟,可使建筑物框架结构的杆内力减小80%;随填充沟深度、宽度的增加,填充材料相对于周边的土体越软,隔振效果越好.     

某城市地铁沿线填充屏障的隔振预测

建立适合某城市地铁参数的车轨垂向耦合数值模型以获得振源加速度,通过适合某城市典型场地条件的隧道-土体有限元模型,在振源与控制区间设置不同参数的填充屏障对隔振效果进行预测分析。结果表明:波阻抗比为填充材料影响的主要因素,当波阻抗比越靠近1,隔振效果越差;针对该城市典型场地条件,刚性填充屏障的有效隔振频段为10~20 Hz,而柔性填充材料的有效隔振频段为40 Hz以上,且在25~40 Hz间除个别频率点外也有较好的隔振效果;6 m内填充屏障的深度增加,隔振效果显著增大,而填充屏障的宽度却无明显影响;刚性填充屏障与振源的设置距离宜大于振源埋深,只适合被动隔振,柔性填充屏障更适合主动隔振。     

橡胶颗粒填充沟减隔振措施模型试验研究

为了研究橡胶颗粒填充沟对高速列车产生的振动波能的减隔振效果,通过进行室内模型试验,探究了橡胶颗粒填充沟宽度、深度对近场填充沟减隔振效果的影响.在本试验条件下,结果表明:橡胶颗粒填充沟对沟后土体有一定的减隔振作用,其减隔振效果在15.83%~37.36%之间;填充沟深度变化对减隔振效果影响显著,且填充沟越深对沟后土体减振效果越好;填充沟宽度变化对填充沟的减隔振效果不显著.     

加厚筏板基础建筑物底板对地铁所致振动的影响

为降低地铁运行所致临近建筑物振动的危害,提出了加厚筏板基础建筑物底板的减振方法,研究了加厚筏板基础建筑物底板的减振效果。建立“隧道-土体-建筑物”三维模型,通过实测数据和经验公式对所建模型及振源荷载进行验证。在此基础上,研究了在普通道床、弹性长枕道床、钢弹簧浮置板道床条件下加厚筏板基础建筑物底板的减振效果,并分析了建筑物中心距离地铁隧道中心的水平距离对加厚底板减振效果的影响。结果表明：加厚筏板基础建筑物底板可有效消耗地铁所致振动能量,从而降低邻近建筑物的振动响应;当地铁线路采用减振道床时,其减振作用会有一定减弱;加厚筏板基础建筑物底板的减振效果与建筑物距隧道中心线的水平距离有关,距离越近减振效果越好。最后提出了能快速计算加厚筏板基础建筑物底板减振效果的预测方法,该方法为地铁临近建筑物加厚底板的实施提供参考。     

基于车轨耦合模型下地铁对隧土的振动响应

为了准确预测列车运行时轮轨间相互作用对隧道和地面的振动影响,利用ANSYS软件建立某地铁的二维模型,通过车轨耦合模型得到轮轨力,将该力施加在隧道-土层2D有限元模型上,得到道床上某点振动加速度的模拟值,并将其与实测值对比验证模型的可靠性。基于此模型计算隧道地面点的振动响应,分析土层深度及宽度参数对地面点振动的影响。结果表明:双线与单线引起的地面振动规律基本一致;地面点的振动加速度随着拾振点与振源距离的增加而减弱,但会在23 m左右出现振动放大区;选择宽度120 m、深度75 m的模型即可达到计算精度要求。结果可为地铁线路减振、环境振动评价等提供参考。     

硬岩地层地铁爆破施工诱发环境振动响应研究

硬岩地层中,对地铁基坑爆破施工所诱发的环境振动传播规律及有效振动控制措施的研究是降低地铁爆破施工对周围环境影响的重要基础。文章以济南轨道交通某拟建地铁车站隔振工程为研究对象,通过理论分析建立了爆破施工振动对周边建筑物影响安全距离计算模型,得出了硬岩地层爆破施工安全距离预测公式。同时,采用非线性有限元软件MIDAS(迈达斯)对隔振矩形空沟建立二维数值模型。对比文献实测及模型数据,校核有限元模型的有效性。通过分析不同工况模拟的隔振效果值,研究得出矩形隔振空沟尺寸对隔振效果的影响。结果表明：所推导的“硬岩地层爆破施工振动对周边建筑物影响的安全距离”计算模型,可对施工安全距离进行预测及估算,计算方法较为可靠。在硬岩地层,对爆破基坑工程进行隔振工程设计时,增加隔振沟深的隔振效果比增加沟宽更有效,对于一般构筑物,采用沟宽为0.5 m、沟深为2.5 m的矩形空沟比较经济合理。     

环形沟连续屏障隔振效果分析研究

采用模型试验法,通过控制变量探究了环形沟连续屏障减隔振中,激振频率、环形沟深度、宽度及振源距等几何参数对其隔振效果的影响。结果表明:激振频率在10 Hz～200 Hz之间增加时,振幅降低比Ar值约降低0.45左右,且在10Hz～60Hz之间,Ar值降幅更为明显,即低频率段时,随频率的增加,环形沟隔振效果增强速度更快;环形沟深度在30cm～50cm之间变化时,Ar值约降低37.5%左右,沟深对环形沟隔振效果影响显著,且沟深越大,隔振效果越好;振源距在60cm～100cm之间变化时,Ar值约降低24.5%左右,因此振源距对于环形沟隔振效果也有着一定的影响,且振源距越大,隔振效果越好;环形沟宽度对隔振效果影响很小;其它条件一定时,高频率段的环形沟隔振效果对空沟深度、振源距的变化更为敏感。     

轨道交通桩板结构隔振效果有限元分析研究

为了研究轨道交通荷载作用下桩板结构主动隔振措施的隔振效果,在路基模型中设置桩板结构,为了模拟振动波传播于无穷远处,通过无限元边界与有限元边界相结合的有限元分析方法建立模型,把桩长、填充率及埋深因素考虑在内,研究各因素对隔振效果的影响.结果表明:随桩长增加,隔振效果越显著,处于45度角方向存在明显的振动加强区,随着距离振源增加,振动加强区均在减小;埋深对隔振效果影响显著,随着埋深的增加隔振效果加强,隔振效果增强趋势是由45度中线区域逐步向俩侧增强,埋深小会引起隔振板对波反射,影响隔振效果;填充率因素在主动隔振桩板结构中有隔振效果,但效果不明显,随着填充率的增加其隔振效果在缓慢增长.     

水填充薄膜沟槽对行驶列车荷载的隔振研究

为了研究水薄膜填充沟槽对于土体的隔振效果,采用模型试验的方法,分析空沟与水填充薄膜沟槽对于土体地表振幅的衰减作用,在模型试验中设置空沟与水填充薄膜沟槽进行对比试验,在本试验条件下,结果表明:空沟与水填充薄膜沟槽均具有良好的隔振效果,空沟较之无隔振措施其隔振效果提高17.9%～55%,水填充薄膜沟槽则提高了14.3%～52.5%,水填充薄膜的隔振效果和空沟效果相近;在深度的变化下,空沟与水填充薄膜沟槽均随着深度增加而增加,由0.2m沟深增长到0.6m沟深时,水填充薄膜沟槽的隔振效果提高了27.5%～35.7%。     

WIB用于地铁引发低频振动的减振分析

随着城市建设发展,城市轨道交通引发的场地振动已经严重影响到人们的日常活动和实验室精密仪器的使用,因此,有必要开展交通荷载引起振动的减振措施研究。已有研究表明,WIB（即Wave Impeding Block-波阻块）对于地表荷载引起的振动有较好的隔振效果。本文探讨WIB对地铁荷载引起振动的减振效果,建立了列车-隧道-地基的计算模型,其中,将地铁移动荷载简化为沿隧道向前移动的移动荷载列,计算了埋设WIB前后场地土的振动,对比分析了WIB的埋深对减振效果的影响。结果表明,WIB对于地铁运行产生的低频振动,具有良好的减振效果。     

沙土地基均布荷载下沟槽隔振效果影响研究

为了研究沙土地基在均布荷载结构下隔振沟槽的深度和宽度对隔振效果影响,通过室外试验,以地表振幅降低比Ar值作为衡量沟槽隔振效果的标准。结果表明:在均布荷载结构振动下,距离振源相同距离的Ar值大致相等。一部分瑞利波经过隔振沟槽会发生反射作用,导致沟槽前Ar值均大于1。沟槽深度对隔振影响相对较大,其中沟槽深度为30cm最明显。而沟槽宽度对隔振影响相对较小。在60Hz的激振频率下,沟槽深度和宽度的改变对隔振效果影响显著,而在30Hz和90Hz的激振频率下,沟槽深度和宽度对隔振沟槽隔振效果减弱。     

砂土中空沟、排桩隔振效果对比试验研究

为了研究砂性土中相同条件下设置空沟、排桩时隔振效果的优劣对比,以室外试验的方法对设置屏障时相同振源距、深度下两种隔振措施进行试验对比,结果表明:设置空沟时的隔振效果要明显优于排桩的隔振效果,当屏障深度、激振频率一定时,随着振源距离的增加,设置空沟时振幅降低比降低了0.069左右,排桩时振幅降低比降低了0.032左右.当屏障振源距、频率一定时,随着屏障深度增加,设置空沟时振幅降低比Ar值降低了0.069左右,排桩时,Ar值约降低了0.032.当振源距、屏障深度一定时,随着激振频率的增加,两种隔振措施的隔振效果都有所增强.     

某城市地铁振源系统参数影响预测

为了研究正在建设的某城市地铁振源系统,根据地铁拟采用的车型、块下胶垫和扣件等参数,建立车轨垂向耦合振动模型。计算车体、轮对和道床的垂向最大振动加速度,分析车体运行的平稳性及振源的减振效能。结果表明:该城市地铁拟采用的振源系统具有良好的减振效能;A型车车体运行平稳性优于B型车;低速时,参数的选取对振源系统的减振效能没有明显影响,随着车速的增加,减振效能呈降低趋势且不同参数间差距扩大,但当车速大于60 km/h时,减振效能趋于稳定;对减振效能的贡献,扣件最大,块下胶垫的阻尼其次,而A、B型车体和块下胶垫的刚度影响则不明显。     

轨道结构对隧道衬砌及周围土体减振性能影响研究

厘清不同轨道结构下地铁管片及周围土体的动力响应特性,可为地铁轨道结构减振技术提供重要依据.开展大型物理模型试验,设计纯管片无道床、普通道床、橡胶浮置板道床3种不同的地铁隧道模型,采用实际地铁列车振动信号,基于傅里叶变换时频域的分析方法,以峰值加速度和频响函数的对数作为评价指标,分析不同隧道管片结构的及周围土体的动力响应变化规律.研究结果表明：列车荷载的频域区间内动力响应变化分为3个阶段：阶段Ⅰ(0～20 Hz)内轨道结构的频响函数与荷载频率成负相关;阶段Ⅱ(20～150 Hz)内的动力响应随荷载频率变化整体上升局部波动,分别在50 Hz和110 Hz的峰值处出现振动放大现象;阶段Ⅲ(150～250 Hz)上的动力响应与荷载频率成正相关.普通道床和橡胶浮置板道床在50～250 Hz的频段有良好的减振效果,而对低频的振动衰减作用较小.3种轨道结构管片同环上不同位置的动力响应随着距振源距离的增加而衰减,道床的存在会降低振动波在同环测点传播的衰减幅值;环与环之间的动力响应呈现出随振源的距离增加逐渐降低的趋势;道床结构和橡胶浮置板结构的存在改变了周围土层的动力响应的频响性质,在高频范围内出现振动...     

连续荷载作用下单排桩隔振效果研究

为了研究连续型荷载作用下的单排桩隔振效果,分别研究了桩长,桩径,桩间距与振源距等因素对其隔振效果的影响。并通过室外试验,以连续型荷载作为振源,对单排桩在以地表振幅降低比作为评价指标的基础上进行分析,得出结果表明:增加桩长和增大桩径对增加隔振效果有益。减小桩间距和振源距离对隔振效果较好。     

交通荷载作用下钢弹簧浮置板隔振道路设计参数研究

为降低城区道路汽车荷载对建筑结构的振动影响,设计一种新型钢弹簧浮置板隔振道路,对浮置板的动力学设计参数进行研究。在浮置板缩尺模型有限元试验验证的基础上,选取浮置板长度、厚度、弹簧刚度、弹簧支承间距4个参数及不同水平值,进行正交试验,建立81个样本的三维有限元模型。采用模态分析法,研究各参数对浮置板固有频率和振型的影响;实测交通荷载激励,分析激励作用下浮置板结构在时域和频域的响应,并通过Z振级和插入损失探讨浮置板结构各参数的减振效果。结果表明：各样本基频主要分布在4~10 Hz之间,基频直接影响钢弹簧浮置板的隔振性能;随着浮置板长度的减小、厚度的增大、弹簧刚度的减小、支承间距的增大,浮置板结构的隔振效果明显提高;交通荷载激励下,浮置板结构振动放大频段位于基频附近及14~18 Hz范围;VL_z振级在0~18 Hz范围内随频率增大而增大,之后随频率增大而降低,但未超过72 dB;对于0~40 Hz范围内的振动响应,样本最大减振量为40.6 dB,基频处放大量最大为17.4 dB。     

饱和地基中单排孔近场隔振的现场试验与数值分析

针对饱和地基中明置动力机器基础的环境振动影响问题,进行单排孔近场隔振的现场试验和三维边界元数值分析。对现场试验结果进行无量纲化分析;基于饱和土三维半解析边界元法,分别推导动力机器基础环境振动影响和单排孔近场隔振的边界元方程;详细研究单排孔对动力机器基础振动影响的隔振效果,分析单排孔几何参数和单排孔距振源距离对隔振效果的影响。结果表明：单排孔能够降低动力机器基础的环境振动影响;增加排孔孔径和孔深、降低孔间净距均能取得更好的隔振效果,工程设计时,建议排孔孔径取0.1~0.15λ_R(Rayleigh波波长)、孔深不超过1.0λ_R,孔间净距不大于0.1λ_R;单排孔距振源距离对其隔振效果也有较大影响,距离越近则隔振效果越好。单排孔孔数对其平均隔振效果影响很小,但更多的排孔可获得更大的屏蔽区域面积。     

不同轨道支承下地铁引起的地面振动分析

为了研究不同轨道支承在地铁减振中的作用,测试了三种轨道支承下地铁引起的地面竖向振动加速度.对其进行时程与三分之一倍频程分析,总结地面振动与轨道支承方式以及列车速度间的变化规律.研究表明,不同轨道支承的减振效果与其自身竖向刚度有关;不同车速对地面振动的VL zmax影响很小.本研究对于轨道支承在地铁减振中的使用具有理论指导意义.     

强夯矸石地基对建筑物的振动影响及控制对策

为了治理强夯加固地基施工时对建筑物的振动影响,结合宁国港口矿区采煤塌陷区煤矸石回填建筑地基工程,在强夯地基振动效应对建筑物影响描述的基础上,对采取隔振措施前、后强夯诱发的振动加速度进行了测试,对试验数据进行了量纲分析,得出了振动加速度传播衰减经验公式,并对隔振前、后的地面振动加速度进行了对比研究。研究结果表明:地面振动加速度传播衰减规律符合负幂指函数形式,正确设置隔振沟参数后,隔振效果明显,当夯击能为2500Kn.m时,最小安全距离隔振前为22m,开挖隔振沟后为15m。     

地铁高架桥列车振动荷载对邻近构筑物受力变形的影响

为分析新建地铁高架桥运营期列车振动荷载对近接敏感构筑物的影响,基于长沙地铁1号线北延线高架桥上跨既有高速公路与干线铁路,针对两侧紧邻既有桥台桩基和框架桥,建立列车振动荷载下高架桥–地层–既有结构的动力耦合数值模型,分析地层与既有结构的不同深度动力响应随时间变化规律,以及列车运行速度、轴重、近接距离、地层加固模量、阻尼比分别对桥台桩基和框架桥的水平位移、速度和加速度的影响规律。结果表明：列车振动作用下,地表沉降值约为水平位移的40%,地层变形以水平位移为主。框架桥的变形、速度、加速度变化趋势与桩基类似,但其绝对值相对较小;不同深度的动力响应特征明显不同,桩顶和框架桥顶板受影响较大。既有构筑物的动力响应随速度的增加先减小后增大,且在低速区变化幅值较小,80 km/h为列车的最佳运行速度;动力响应随列车轴重的增大近似呈线性增大,轴重相对于速度对动力响应的影响明显。近接距离越小,框架桥的动力响应越大;新建桩基与框架桥水平距离小于桩径的4倍时,需采取加固措施;动力响应随加固区刚度增大而减小,地层模量达到300 MPa后,继续提高加固强度对降低响应的效果不明显。研究成果可为类似工程的建设与运营提供...