基于动态子结构方法探讨分析地铁运行引起建筑物的振动

运用动态子结构固定界面模态综合法，结合Ansys有限元分析软件建立隧道-土层-建筑物系统动力学分析模型，通过与有限元整体建模分析法进行比较，验证了动态子结构法的准确性，对比分析系统的振动特性，分析隧道埋深、桩基深度对建筑物振动的影响。分析结果表明：隧道上方的建筑物桩基不利于建筑物减振，增加隧道埋深、增加隧道与建筑物桩尖的距离，可以有效降低建筑物振动。固定界面模态综合法具有较高的精度，计算效率高，在地铁列车引起建筑物振动分析中具有较好的适用性。     

基于动态子结构法探讨地铁列车运行引起建筑物的振动

运用动态子结构固定界面模态综合法,结合Ansys有限元分析软件建立隧道-土层-建筑物系统动力学分析模型,通过与有限元整体建模分析法进行比较,验证了动态子结构法的准确性,对比分析系统的振动特性,分析隧道埋深、桩基深度对建筑物振动的影响。分析结果表明:隧道上方的建筑物桩基不利于建筑物减振,增加隧道埋深、增加隧道与建筑物桩尖的距离,可以有效降低建筑物振动。固定界面模态综合法具有较高的精度,计算效率高,在地铁列车引起建筑物振动分析中具有较好的适用性。     

地铁引起古建筑物振动三维数值分析

以南昌市八一广场地铁旁的一个古建筑物为研究对象,通过建立包含4孔隧道的轨道-隧道-大地-建筑物三维有限元模型,进行模态分析和瞬态动力学分析。计算1、2号线单独运行及1、2号线同时运行三种情况下的建筑物振动。结果表明：埋深较浅的2号线对建筑物振动影响较大;只有当1号线和2号线同时运行时,建筑物振动才会超过限值,但超标量不大;随楼层上升,建筑物水平振动呈减小趋势,但在顶层却有最大值。     

上海地铁荷载作用下邻近建筑物振动响应分析

为进一步了解上海地区地铁运行所引起的临近建筑物振动情况,根据上海实际地层剖面建立隧道-土体-建筑物相互作用三维有限元数值模型,分析地铁运行所引起的相邻建筑物各层水平和竖向振动变化规律。其中,列车荷载由三质点振动模型求出并施加于轨道上。同时对列车运行速度、建筑物与隧道距离及建筑物楼层数等因素对振动幅值的影响进行分析。结果表明,同一建筑物内竖向振动随层高基本不变,水平向振动先减小后增加,顶层有明显的振动放大现象;建筑物各层的振动随列车车速的减小、与轨道中心距离的增大和楼层数的增大而减小;但随着楼层数的增加,建筑物各层水平向振动放大现象也更明显。     

地铁运行引起地面局部振动放大现象的数值分析

以南昌地铁一号线穿越的土层为研究对象,建立轨道—隧道—大地的三维有限元模型,施加粘弹性人工边界,从隧道埋深,场地土层弹性模量等角度分析了由地铁运行所诱发的地面振动的传播规律。研究表明:地面振动的衰减并不是随着与隧道中心距离的增加呈严格意义单调递减,而是距离线路某一范围内存在一个振动放大区。隧道埋深越深,振动放大区出现在距离隧道越远的位置,而且振动放大区出现的次数会增加;土层越硬振动放大区越靠近隧道,振动放大区出现的次数会越多。振动放大区第一次出现在距离隧道约20 m~30 m处,振动反弹量比较大,被放大频率带主要分布在6 Hz~28 Hz,其中8 Hz~12 Hz最为集中,如果侵入建筑群,需特别关注。第二次第三次振动反弹量小,重视程度可以放宽。     

地铁曲线波磨地段振动特性影响因素分析

为研究地铁曲线波磨地段振动特性影响因素,建立车辆-轨道及轨道-隧道-大地模型,分析不同波磨波深、隧道埋深、轨道减振措施下隧道壁及地面的振动响应。结果表明：减小钢轨波磨波深或增加隧道埋深,隧道壁和地面的垂向最大加速度和加速度分频最大振级均有减小趋势;采取不同轨道减振措施时,浮置板的减振效果最佳;隧道埋深和轨道减振措施的改变,不会改变隧道壁和地面加速度峰值的频段区间及加速度分频最大振级的中心频率;振动在隧道壁传递到地面的过程中高频衰减较快。     

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。     

济南2号线地铁列车运行引起环境振动测试分析

为了解济南地区地铁运营产生的环境振动特性，分别在地铁车站、区间地面及邻近建筑物不同位置处设置测点，全面测试地铁2号线运行引起的环境振动情况，分析不同测点振动响应的时频特征，探讨地铁环境振动在地面及不同结构物中的传播规律。研究表明：随与地铁隧道距离的增加，环境振动周期性逐渐减弱，地铁车站、区间地面及邻近建筑物内振动水平分布介于0.09 mm/s～0.72 mm/s、0.11 mm/s～0.64 mm/s以及0.07 mm/s～0.15 mm/s之间；地铁车站和邻近建筑物内振动频率成分较区间地面更为丰富，体现土体的材料阻尼和结构物激发中高频振动的作用。不同场地及建筑物内振动传播规律不同，建筑物基础和底板起到隔振减振作用。研究成果使现有地铁环境振动实测结果数据得到进一步充实，可为类似地层数值计算提供验证。     

地铁引起建筑物振动评价研究

因为不能直接量测地铁环境中拟建建筑物的振动,介绍基于理论计算分析对地铁运行引起建筑物振动的评价方法。由于地铁隧道底面振动记录资料缺乏,量测困难;列车-轨道-地基系统的模拟不尽完善。针对上海地铁隧道正上方某拟建建筑物的振动问题,建立上部结构的刚性地基有限元模型,输入场地实测地面振动加速度激励,计算结构振动在时域内的响应。利用傅里叶变换,对结构时域内的响应进行频域分析,根据国家标准对地铁引起建筑物的振动做出评价,从而为地铁环境中建筑物防振设计提供依据。     

正交试验下地铁诱发的环境振动影响分析

结合南昌地铁实际情况,采用正交试验的方法,对地铁运行引起环境振动的敏感影响因素进行正交分析。以隧道中心正上方地面点Z振级为评价指标,选取三个因素:减振措施、隧道埋深和列车行驶速度,每个因素分析四个水平,采用正交表,进行16组实验。得出三个因素的显著影响程度依次是隧道埋深、车速和减振措施。在减振措施的四个水平中,从普通整体道床到钢弹簧浮置板的减振效果最好。另外,隧道埋深随着深度的增加影响逐渐减小,从埋深10 m到15 m变化最为显著,而深度到了20 m以后,影响迅速减弱。列车速度由40 km/h增加到60 km/h影响最为显著。同时,利用ANSYS建立了不同参数下浮置板道床的三维有限元模型,对浮置板在不同支座刚度和厚度下进行了模态分析,分析了浮置板的减振频率范围,得出了浮置板减振与它本身的固有频率关系。     

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。     

基于校准法的地铁振动对西安钟楼影响研究

针对西安地铁振动对钟楼影响案例,建立了#x0201c;车辆-轨道-隧道-土层#x0201d;3维动力有限元模型,研究了行车速度对3个方向地表振动响应的影响：结果显示,降低车速对控制地表速度峰值效果显著。地铁2号线通车后,首次针对重点古建筑防地铁交通微振动控制问题采用#x0201c;输入-输出#x0201d;两位置进行模型校准,测试结果显示,模型输入激励与输出响应均与实测结果吻合良好。校核后的模型用于预测地铁2号线、6号线联合运行下振动响应。比较了拟建6号线3种不同线位,当考虑钟楼微振动控制时,方案2和方案3要优于方案1。     

地铁车站内爆炸引起的地面震动分析

地铁车站内部爆炸及产生的爆炸冲击波将在结构周围的土体中产生巨大的应力波,并向外传播,进而引起地铁车站周边地面的强烈震动,对地面建筑结构造成危害。该文以天津某典型地铁车站为例,对车站内发生意外爆炸后,应力波在周围土体内的传播过程,引起的周边地面震动的特性及其衰减规律进行了数值分析;同时针对国内典型地铁车站,研究了车站埋深、炸药量等参数对地铁车站周边地面震动的影响规律,进而提出了考虑车站埋深和比例距离变化的地铁车站周边地面典型位置的地面震动主要参数的计算公式。该文的研究成果可用于评估恐怖爆炸情况下地铁车站周边建筑的抗震安全性,也可为地铁车站抗爆设计中车站埋深的选取提供理论依据。     

地铁隧道爆破开挖对高层框架结构的动态响应

针对城市地铁建设过程中隧道爆破对高层建筑物带来的不利影响,基于萨道夫斯基公式,对现场爆破振动测试与有限元模拟对比分析,现场测试结果与计算结果吻合较好。以框架结构垂向振速为研究对象,采用动力有限元方法对高层框架结构在爆破地震波作用下的响应规律进行了研究,并分析了并行隧道不同开挖工况下高层框架结构不同响应特点。计算结果表明:高层框架结构在爆破地震波影响下存在明显高层放大效应放大倍数最大达3.48倍;地铁隧道已开挖段对高层结构振动有空腔放大效应,空腔放大效应的主要影响因素有框架结构与隧道的间距、已开挖隧道空腔相对爆源位置等,前者影响更显著。     

沌阳高架桥爆破拆除塌落引起的地面振动特征

利用实测结果分析了桥梁爆破拆除塌落引起的地面振动加速度特征,结论如下：桥梁塌落地面振动加速度峰值随距离增大而降低,竖向分量加速度峰值显著大于水平分量,随距离增大差别变小;测线1的地面振动加速度峰值频率随距离增加呈指数降低趋势,受叠加效应影响,测线2和测线3的地面振动加速度峰值频率随距离的变化规律不明显;测线1的切向振动分量的峰值频率最高,测线2次之,测线3最低;地面振动加速度持时随距离增加而变长,水平分量持时大于竖向分量;减振措施在降低爆破塌落振动峰值的同时也会降低地面振动峰值频率、延长其持时;多个桥联连续塌落产生的叠加效应使得地面振动加速度峰值增加、峰值频率降低,不利于建筑结构安全。     

《不同隧道断面结构处的地表振动分析》

地铁列车的振动对隧道周围土体强度和变形有较大的影响。本文以北京地铁5号线的隧道尺寸和土质特性为研究背景,用有限元软件对圆形隧道和矩形隧道在相同列车振动荷载作用下的动力响应进行计算,给出了隧道周围土体的变形情况和地表位移。并将这两种断面的有限元计算结果进行比较和分析,为以后的工程设计提供依据。     

天津软土地区地铁运营沿线地面振动响应实测与建模分析

首先利用CMG-5TCDE一体化强震仪,对天津地铁5号线职业大学站-淮河道站区间沿线进行场地地表振动强度测试;接下来基于实际工程数据,利用ABAQUS建立轨道-道床-隧道-土层三维有限元模型,数值模型通过Py-thon程序实现黏弹性边界的设置,并应用DLOAD子程序实现列车轮载的移动施加,最终采用动力隐式分析方法模拟计...     

地铁致凸形地貌地表振动局部放大现象实测及机理分析

法源寺文保区毗邻地铁4号线,区域受地铁振动影响较大。该研究通过对地铁运行影响下法源寺文保区的现场振动测试,发现浏阳会馆位置存在明显的地表振动局部放大现象,通过相关分析得出结论:(1)浏阳会馆位置为典型的凸形地貌,其地表振动"局部放大区"出现在振中距1.5~3.0倍左线隧道埋设范围内,这与现有研究成果(约1.0~1.5倍隧道埋深)并不相同;(2)基于弹性波场理论,分析了地下埋置振源下凸形地貌地表振动放大区形成机理——传递到凸形地貌内的振动波一方面会在坡脚产生绕射,形成以坡脚为新的振源点的波场,并部分转化为面波沿坡面传播,这样远离坡脚的界面透射波、坡脚新绕射波、坡面面波及表层土内的多次反射波便会在凸形地貌地表进行叠加;另一方面凸形地貌为若干介质层的组合,其波阻抗一般会随地层深度的减小而减小,传递到凸形地貌的透射波在向上传递的过程中,波速会不断放大,最终导致凸形地貌地表振动的局部放大;(3)采用二维有限元模型对地铁致凸形地貌地表振动局部放大现象进行了数值验证,结果发现凸形地貌地表竖向加速度峰值在其波阻抗由深及表逐渐衰减时,凸形地貌地表振动局部放大效应最为明显,数值计算结果与实测值基本吻合;数值计算结果还发现凸形地貌地表竖向加速度峰值随着地貌高度的增大而增加,达到临界值后,又会随着地貌高度的增大而降低,表明凸形地貌的振动放大效应并非会随着高度增加的而无限增大,其只在一定高度范围内存在。