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.     

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.     

清华大学精密仪器环境振动影响评价

清华大学东配楼内安装有多台精密仪器,为预测将来地铁15号线产生的振动影响,对该楼内、外的环境振动进行了现场测试(包括垂向和两个水平向的振动加速度、速度),分析和评价了铁路、地铁、公路产生的环境振动现状对精密仪器的影响和地面振动传播规律.当京包铁路、地铁13号线有列车通过时,三方向振动水平均不能满足Titan、Tecnai、JEM电镜和原子力显微镜的使用要求.当铁路和地铁均无列车通过、但存在公路交通时,Titan电镜垂向和南北水平向振动水平不能满足要求,但东西水平向满足要求;JEM电镜东西水平向振动水平轻度不满足要求,垂向和南北水平向满足要求;Tecnai电镜和原子力显微镜三方向均满足要求.楼外地面垂向和东西水平向的振动加速度峰值和有效值均随振源距离的增大而衰减,在距京包铁路200 m以外衰减逐渐趋缓.但是东西水平向振动(40 Hz以上)在距京包铁路约50 ～80 m范围存在放大区.     

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.     

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。     

城市轨道交通质量安全风险防范策略

目前我国城市轨道交通建设水平和科技水平的快速发展,城市轨道交通的建设规模也越来越大.由于城市轨道交通工程的施工环境和地质条件比较复杂,涉及的机械设备种类、从业人员数量和施工工法非常多,因此,该行业被划分到高风险工程的范畴中.在城市轨道交通建设规模不断扩大的背景下,必须对出现的安全事故特征和规律进行积极探索并完善安全管理...     

公共交通引起的地面振动衰减分析

为了了解公交车引起的振动在地面传播时的振动特性与衰减规律,对城市主干道上公交车引起的地面振动情况进行现场实测,采集了不同测点垂向加速度时程数据。首先,根据各点的加速度峰值及其傅里叶幅值谱分析了加速度峰值和频谱的衰减规律。其次,计算了各点的振级,分析了振级的衰减规律。最后,用最小二乘法拟合了振级随距离的衰减关系式。分析结果表明：公交车引起地面振动持续时间约为1 s,离主干道12 m处的振动加速度峰值约为3 gal,其主要振动分量在14 Hz左右,此分量的振动较其他分量衰减快;振动的峰值和振级均随着离振源的距离增加而减小。在离主干道9 m处的振级的均值为75.5 dB,离主干道49.1 m处的振级66.2 dB。     

钢轨底部动力吸振器对钢轨振动与噪声的影响

为分析钢轨底部动力吸振器对钢轨振动特性和声辐射特性的影响,建立钢轨振动-声辐射模型.首先,根据铁路板式轨道实际拓扑结构建立三维实体有限元模型,采用直接法求解钢轨结构的特征值问题;其次,计算分析了钢轨在垂向单位力激励下的导纳特性与振动衰减率;再次,利用轮轨滚动噪声预测模型计算分析了动力吸振器对钢轨声辐射功率的影响;最后,对轨底动力吸振器的参数影响进行了分析.结果表明:轨底动力吸振器的减振频段为750～1 650 Hz,降噪频段为800 Hz以上;吸振器的质量比越大其减振降噪水平越高,但减振降噪水平的提高效率越低;在一定范围内适当增大吸振器刚度可略微提高降噪水平,但是刚度过大会加剧钢轨的振动及其纵向传播;阻尼系数影响减振降噪作用频率的带宽,需要保证足够大且与吸振器质量、刚度相匹配.对钢轨底部动力吸振器减振降噪作用和参数影响的计算分析可以为钢轨轨底动力吸振器的参数设计以及低噪声钢轨的选型提供一定的参考.     

武汉轻轨系统轨道结构随机振动研究

利用模态分析法,建立了车辆-轨道垂向耦合动力计算模型。在模型中,车辆为附有二系弹簧的整车模型,钢轨被离散为双层弹性基础上的欧拉梁。以随机振动理论为基础,分析了列车荷载作用下武汉轻轨系统轨道结构的垂向动力响应特征,得到了车辆、钢轨、轨枕、道床的响应功率谱密度函数以及轮轨之间的动作用力功率谱密度函数。结果表明,钢轨的垂向振动能量主要集中在高频段区域,由轨面垂向短波不平顺激发。     

车轨桥空间耦合振动引起的环境振动与隔振措施

城市轨道交通车轨桥系统产生的振动通过周边土体传到建筑物基础从而引起建筑物的振动.针对该问题,首先建立了车辆-无碴轨道-桥梁系统空间耦合振动模型,通过随机振动分析得到桥墩墩底反力;然后建立了桥梁周边土体-建筑物系统的三维分析模型,得到了周边土体及建筑物的振动影响;最后在以上土体-建筑物三维模型中加设隔振沟进行隔振,分析其隔振效果.分析结果表明,隔振沟的隔振效果显著.     

地铁运营诱发振动实测及传播规律

对某地铁3处典型路段的地铁运营诱发振动进行了实测,分析了其特点和衰减规律,得到了如下一些结果:地铁运营诱发振动的60-80 Hz分量较大,传到建筑物的振动以20 Hz以内的低频振动为主;垂直分量较水平方向衰减慢,且垂直分量振动幅度显著高于水平分量;不同地质条件对地铁运营诱发振动的传播影响较大; 离开隧道轴线一定距离存在一个振动放大区,此距离与地层条件、隧道埋深和振源机制有关．本文实测条件下, 这一距离为20-30 m;振动放大区能量主要集中在10 Hz以内,高频振动分量总的趋势是随距离的增大而衰减, 但某些高频振动分量在某些地质条件下同样会出现反弹情况．最后根据实测数据提出了预测地铁运营引起环境振动的统计回归公式,可为预测或估计地铁运营诱发的环境振动以及地面建筑的防振减振控制提供参考．     

移动荷载作用下的轨道—地基系统的动力响应

以列车运行时的轨道－地基系统为对象,将轨道－地基系统简化为半无限地基及成层地基上的Winkle梁,对高速移动荷载作用下的梁－地基系统的协同工作进行了分析,得到了轨道与地表面的动力响应的计算公式。     

基础刚度突变对双块式无砟轨道振动的影响

为了研究基础刚度突变对双块式无砟轨道垂向振动的影响,运用通用有限元软件ANSYS建立了双块式无砟轨道垂向动力学有限元模型.分析了模拟列车荷载通过5种不同基础刚度比时,无砟轨道结构的垂向振动响应.结果表明:基础刚度突变和列车行车速度对无砟轨道结构垂向振动的影响十分显著,为了保证列车平稳运行和减缓轨道结构的破坏,需在基础刚度突变处设置过渡段.     

地震-高铁荷载共同作用下分层地基震动规律

为研究地震期间高速列车运行引起的地基震动规律,基于等效荷载法推导了频域内地震荷载输入公式,采用等效线性化方法考虑地基土非线性特性,结合高铁荷载下地基振动2.5维有限元计算方法,建立了地震-高铁荷载共同作用下非线性分层地基2.5维有限元模型,计算分析了车速及地基软硬对两动荷载共同作用下分层地基震动影响。结果表明：地震-高铁荷载引起的轨道中心处地面震动位移随车速的增大而增大;车速相同时轨道中心处地面震动位移随地基土刚度的增大而减小。地震和高铁荷载共同作用时地基震动会产生低频放大效应,车速越高、地基越软时地基低频震动放大效应越明显;两动载共同作用引起的地基中高频震动主要受列车荷载影响。近轨道中心处,地面震动主要受地震和高铁荷载共同作用影响;距轨道中心较远处,地面震动主要受地震荷载影响,高铁荷载的影响较小。     

地铁列车引起的振动对城市敏感建筑结构的影响

以某相对地铁线路水平距离较近的市级文物保护敏感建筑为研究对象,设线路时速70km／h,分析地铁列车运行时产生的振动对该建筑结构的动力影响。针对整体道床和橡胶减振垫浮置板道床,建立车辆-轨道耦合模型,采用Newmark方法计算列车载荷;建立轨道-土层耦合模型,利用有限元方法分析地铁列车引起的振动在地表面的传播特性,并计算地铁列车振动对敏感建筑结构及周围环境的影响。研究结果表明:采用整体道床时,敏感点的垂向Z振级和敏感建筑结构的水平速度都大于标准值;采用橡胶减振垫浮置板道床时,敏感点的垂向Z振级和敏感建筑结构的水平速度都低于标准值;同时说明橡胶减振垫浮置板道床具有很好的减振效果。     

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。     

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。