不同岩层地质条件下地铁振动传递特性研究

为研究海滨城市地质特性对地铁振动传递的影响,选取海滨城市远海区域和近海区域2种典型地质条件下地铁线路断面,分别对地铁隧道内隧道壁和距离隧道中心线0、15和30 m的地表进行振动测试与分析,发现远海区域地铁在低频和高频区段对振动波有较大的衰减作用,地铁在地层中振动的损失波峰位于200 Hz;近海区域地铁的高频振动衰减低于低频振动衰减,地铁在地层中振动的损失波峰位于4 Hz.指出远海区域的减振措施设计应重点考虑中频10~100 Hz的振动,而近海区域的减振措施设计应重点考虑高频100~200 Hz的振动.研究结果对海滨城市地铁线路规划和减振措施选择具有重要指导意义.     

盾构施工过程诱发振动振源特性

以北京地铁某线区间盾构隧道为背景,结合现场调查和初步实测,识别出盾构施工诱发振动的主要振源为刀盘与地层相互作用、渣土/管片运输车辆、盾构内部设备引起的振动.通过现场实测与数值模拟分别对振源的特性展开研究,结果表明:刀盘掘进诱发振动频带较宽,主频主要集中于20~90 Hz;后配套车信号振动幅值较小,幅值较大的频带带宽为0~20 Hz;运输车由于临时轨道均直接与隧道结构接触并相互作用,使得中高频未得到衰减,幅值较大频率主要集中于70~90 Hz,振动传至地表后主频衰减至20 Hz以下,振动影响范围主要为隧道中线15 m范围内.研究结果对北京、成都、沈阳等砂卵石地层盾构施工所诱发振动具有借鉴作用.     

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...     

城轨交通沿线地面环境振动衰减实测分析

目的 研究环境振动在沿线地面上的传播规律,以便预测轨道沿线振动水平.方法 通过对各测点加速度时程数据统计结果 的比较,总结环境振动传播的一般规律,在最小二乘准则条件下.采用数理统计回归方法 ,提出地面垂向振动衰减的经验公式.结果 观测数据的统计结果 与理论分析一致,垂向振动水平高出水平向较多,评价环境振动水平时.应以垂直方向的振动为主.结论 环境振动水平随着距轨道中心线距离的增加逐渐衰减,提出的经验公式与实测的环境振动衰减规律符合程度较好,也可为相类似条件下的城市轨道交通地面运营线路沿线的振动水平提供可靠的预测.     

基于薄层法-有限元法的地铁引起地面振动分析

运用薄层单元法与有限单元法结合的方法,对地铁列车运行时的地面振动进行了分析研究,计算了离地铁隧道不同距离的地面加速度,并与实测结果进行比较,结果吻合较好,可为地铁运营时对周围环境的振动影响提供预测与参考.     

地铁平台上建筑物竖向振动测试与分析

为了分析地铁运营对环境振动的影响,对地铁隧道平台和地面线路平台上多层住宅楼的竖向振动进行了现场实测,从加速度时程、加速度傅氏谱以及加速度幅值传递函数3个方面对实测的数据进行了分析,在此基础上对加速度振级进行了对比.结果表明,地铁平台上多层建筑物竖向振动基本表现为整体振动,以频率低于70 Hz的振动为主;对于地下线路,楼层间信号的放大主要集中在10～30 Hz频段,第5底层以下振动逐层增强,第5层以上振动基本无变化;对于地面大平台线路,结构主要表现为频段为40～70 Hz的整体振动,振动随楼层增加逐渐增强;地铁隧道线路对建筑物的影响较地面线路小,但2者的振级均满足环境规范要求;对于地面线路平台建筑还处于起步阶段,应对其进行专门的评价.     

城市公路与高架路交通诱发建筑振动实测与分析

为了研究环境振动对建筑物的影响及其在结构中传播的规律性,对某市公路与高架路及其沿线建筑物进行了实测,并从加速度时程、频谱与振级多个方面进行分析可知:由城市公路、高架路引起的地面振动分别以5～25 Hz、5～45 Hz的低频振动为主,这种低频振动在土层中随着距离的增加而衰减,传入建筑结构中会随着楼层的增加而放大,并且会诱发建筑结构内部构件的高频振动;在多层建筑结构内部,竖向振动大于水平振动,水平垂桥向振动大于水平顺桥向振动.随着楼层的增加,振动不断放大,放大倍数与结构在该方向上的刚度有关.结构的受迫振动主要源于地表振动.     

地铁双隧道施工诱发地表沉降预测研究与应用

地铁施工诱发地层沉降与环境损伤的预测与控制是亟待深入研究的重要课题。地铁区间隧道多是同一埋深建造的两条近距离平行隧道，两隧道开挖对地层沉降的影响往往相互叠加，沉降预测更加困难．本文研究了双孔平行隧道施工诱发地表横向及纵向变形的修正Peck法与随机介质法计算公式；对于地铁双孔平行隧道开挖，基于部分实测沉降数据的Powell最优化理论方法，实现了Peck法与随机介质法各自的多参数反分析预测；开发出了地铁隧道施工诱发地层环境损伤预测评价与控制设计的STEAD系统；对多处双孔平行隧道工程实进行了理论预测和验证，实测沉降证明了理论方法与STEAD程序系统的科学性和有效性．     

轨道结构参数对地铁引起地面环境振动特性的影响分析

分别采用有限元和现场试验方法,研究了在短波不平顺条件下,轨道结构参数变化对地铁列车引起地面环境振动特性的影响。结果表明:地铁列车引起的地面环境振动总体上由波长为0.3~1.0 m的短波不平顺所引起,减小扣件刚度和增大轨枕质量可以分别在50~100 Hz和30~100 Hz范围内减小地面振动水平,减小道床支承刚度可在20~100 Hz范围内有效减小地面环境振动水平约13.5 dB,但会导致地面环境振动水平在某些频率上出现增大。     

城轨交通地面线路产生环境振动频域分析

目的 研究城市轨道交通地面运行线路引起的加速度振动级在频域内的分布特性.方法 对加速度时程进行快速傅里叶变换并通过频谱分析,研究环境振动的传播特点.在最小二乘准则条件下,采用数理统计回归方法,给出地面垂向振动级衰减经验公式.结果 振动高频成分的衰减比低频更快,近轨道处地基的响应取决于列车振动产生的高频振动,远轨道处则以车辆自振频率加地基振动为主,经验公式与实测的环境振动衰减规律符合程度较好.结论 城轨交通沿线环境振动的振动级大体上随着与线路中心线距离的增大而衰减,经验衰减公式可以较好地计算地面的振动级水平.     

地铁列车运行诱发地面邻近建筑振动的数值模拟研究

为研究城市地铁运行产生的振动波在地面邻近建筑物中的传播规律,以地铁沿线邻近建筑为研究对象,参数取值参考实际工程量值范围,建立地铁列车-轨道-隧道-地层-建筑物整体有限元数值模型,重点研究地面邻近建筑中同楼层和不同楼层间振动响应的传递分布规律和频谱特性。结果表明：地铁运行对建筑的振动激励以中低频1~50 Hz为主;房间面积越大,楼板自振频率位于激励荷载优势频段范围越多,越易引起楼板共振;楼板跨中点的振动强度通常大于边角点的振动强度,角点的振动会在低频段1.25~2.0 Hz超过楼板跨中点;随着楼层的升高,三向振动加速度响应均呈波动性变化。通过多工况的计算,分析了运行车速、隧道埋深和振中距对邻近地铁建筑物振动响应的影响规律。     

列车通过城市轨道交通高架桥对地面振动影响研究

为探究列车通过城市轨道交通高架桥时地面的振动特性及振动传递特性,以某一城市轨道交通高架桥为研究对象,对距离桥墩不同距离处同时进行振动测试,对结果进行频域特性分析,然后采用线性计权及Z计权进行1/3倍频程特性分析,并分析了分别采用这两种计权方式时,特征频率下振动的传递特性,最后进行了等效连续Z振级传递特性分析。结果表明:列车通过城市轨道交通高架桥时,地面的振动加速度主要分布在0~200 Hz频率范围内,且振动加速度峰值主要分布在60~80 Hz频率范围内;在线性计权下,地面的振动加速度级全局峰值均出现在频率63 Hz处,局部峰值均出现在频率为4 Hz处;在Z计权下,地面的振动加速度级全局峰值均出现在50~63 Hz范围内,局部峰值均出现在频率为4 Hz处;振动由桥墩底部沿地面传递过程中,随着与轨道中心线距离的增加,地面振动加速度级不断减小,且衰减速度随距轨道中心线距离的增大而减小。     

列车作用下青藏铁路路基动力响应试验

目的分析研究多年冻土区青藏铁路在列车动荷载作用下路基的稳定性及振动衰减规律．方法选取青藏铁路北麓河段三个典型试验断面,在春季进行了列车荷载作用下的路基动力响应现场试验,采集路基、边坡、道床3处振动数据,统计计算了青藏铁路客车与货车行驶时路基振动的最大和平均加速度幅值,对实测数据进行了功率谱分析．结果路基上货运和客运列车的竖向最大加速度分别为2．2132m／ss^2和2．0004m／ss^2,对应的平均加速度分别为0．1495m／s^2和0．1143m／ss^2,道床上的振动明显减小．在T28次客运列车的作用下,对于断面Ⅲ,C3测点在振动频率为25Hz、38Hz、46Hz,55Hz出现峰值,能量集中在18～53Hz．边坡C4测点振动能量集中在20—65Hz,C5测点的优势频段为20—80Hz．结论路基上货运列车的振动比客运列车振动大,同一断面竖向衰减速度大于横向,素土路基各方向衰减小于块石路基,下一测点加速度峰值大致减小为相邻上一测点的1／10．     

轨道交通引起地面环境振动最小二乘法分析

为综合研究城市轨道交通引起的环境振动及传播规律,基于北京城市轨道交通地面运行线路沿线环境振动的现场观测,在最小二乘准则条件下,采用数理统计回归方法,在时域和频域内对观测数据进行分析,提出地面垂向振动衰减的经验公式,并与多项式拟合结果进行了比较.分析结果表明:垂向振动水平高出水平向较多,评价环境振动水平时,应以垂直方向的振动为主,近轨区域,地面振动以高频为主,远轨区域,地面振动以低频为主.荷载的变化会使列车对轨道的激励成分发生了改变,环境振动的幅值及其传播规律也发生变化.     

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270 km/h的高速列车产生的环境振动频率主要集中在25~60 Hz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70.62 dB,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92.0 dB,而建筑物分频振级最大值仅为80 dB;高速铁路环境噪声值高达92.8 dB,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。     

基于落锤激励的某新型减振扣件减振性能分析

采用落锤激励,对某新型减振扣件进行现场测试,从传递率、传递损失率、传递损失及Z振级等四个方面对其减振性能进行分析。结果表明,在4~200 Hz范围内,传递率基本都在2.5%以下;传递损失率基本都在97.5%以上;传递损失基本都在32 dB以上;道床垂向振动加速度经过计算后,其Z振级为86.15 dB;跟普通减振扣件相比,新型扣件的综合减振性能有了明显地提高。试验表明,落锤激励法操作方便,行之有效,是测试扣件减振性能的优良方法。