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.     

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...     

地铁振动诱发上盖住宅室内结构噪声的实测研究

为了研究地铁振动诱发上盖住宅的室内结构噪声特征,针对某地铁车辆段试车线上盖住宅进行了现场实测,分析了室内结构噪声在时域和频域内的声学特性及衰减规律,探讨了不同车速对上盖住宅室内结构噪声的影响规律。结果表明：当试车线上列车正常运行时,上盖住宅各楼层室内会产生结构噪声,楼板振动与室内结构噪声具有一定的相关性;室内声学特性对于室内结构噪声的频率分布有极大影响,各层室内结构噪声的主要频带均分布在4～40 Hz,且峰值频率均与室内声模态频率接近;室内结构噪声会随楼层的增大先减小后增大,室内结构噪声的中频成分会随楼层的增大迅速衰减;车速对上盖住宅室内结构噪声有较大影响,总体随车速增大呈放大趋势,但在建筑物楼板竖向自振频率附近并非车速越大结构噪声越大。     

列车加减速引起轨道结构和饱和地基振动

为了研究列车加减速引起的饱和地基振动问题,基于两相介质Biot动力控制方程的简化u-p格式,开发二维饱和土体单元. 通过引入饱和土体黏弹性人工边界,求解移动点荷载作用下的二维饱和地基动力响应,并与半解析解进行对比验证,说明饱和土体单元的正确性和黏弹性人工边界的适用性. 结合E-B梁单元、弹簧-黏壶单元和集中质量单元对轨枕、道砟离散支承的轨道结构及饱和地基进行二维有限单元离散. 将列车荷载简化为平面内的移动轴荷载,通过与列车匀速时对比研究列车加速和减速时饱和地基的孔压、位移响应及离散轨枕、道砟的加速度响应. 结果表明列车减速将增大轨枕、道砟的水平及竖向加速度峰值;列车加速和减速在饱和地基中引起方向相反的土体水平向位移,且减速时土体水平位移峰值更大;列车加速和减速均增大土体竖向位移峰值.     

饱和地基上铁路交通引起的地面振动分析

针对饱和地基上列车运行引起的地面振动问题,利用列车-轨道有限元模型计算得到轨道与路基间的相互作用力,经傅立叶变换后作为地面振动计算的激励荷载;在此基础上,结合由薄层法得到的饱和地基动力G reen函数,对饱和地基上列车行驶条件下所产生的地面振动进行了计算分析和振动评价.结果表明:列车车速在一定范围内对振动有较大影响;列车引起的地面振动在近轨道处基本能够满足住宅区振动标准.     

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。     

弹性车轮对大跨斜拉桥车桥耦合振动的抑制特性

为了从动力学角度探明地铁车辆-桥梁（特别是大跨斜拉桥）系统对弹性车轮的适应性,本文开展了大跨斜拉桥上弹性车轮对地铁车桥系统振动的影响及抑制特性研究。基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了考虑弹性车轮的地铁车辆-大跨斜拉桥系统耦合动力学模型;借助该模型,研究了长-短波不平顺联合激扰下弹性车轮对地铁车辆和大跨斜拉桥的振动特性的影响,并从时-频域角度探明了弹性车轮对地铁车辆-大跨斜拉桥系统的减振效果。研究结果表明：当地铁车辆通过大跨斜拉桥时,弹性车轮能有效降低轮轨作用力以及车轮和轴箱的振动;与传统刚性车轮相比,弹性车轮轮箍振动最剧烈,传统刚性车轮振动其次,而弹性车轮轮芯振动最小;基于本文所采用的弹性车轮动力学参数,弹性车轮的振动卓越频率集中在10～50 Hz,且在25Hz左右存在峰值;桥梁垂向和横向振动主频均在1 Hz左右,且弹性车轮能有效降低大跨斜拉桥的中、低频振动。     

列车-曲线桥梁系统耦合振动分析

为进一步研究列车-曲线桥梁系统耦合振动特性,基于车辆-桥梁/轨道系统动力相互作用分析理论,采用模态叠加法建立列车-曲线桥梁系统的空间耦合振动方程.沿轨道中心线建立移动坐标系,借助坐标转换,确定列车通过曲线桥梁时的几何位置关系; 考虑列车曲线运动特点,基于赫兹弹性接触理论和卡尔克(Kalker)蠕滑理论,解决列车曲线运动时的轮轨接触耦合关系,并对广义力向量进行修正; 采用龙格库塔积分法求解列车-曲线桥梁的动力响应.依据以上理论,研究了曲率半径、曲线超高以及车速对列车-曲线桥梁耦合振动响应的影响规律.分析结果表明:桥梁和列车的振动响应随车速的增大而增大,随着曲线半径的增大而减小.桥梁的振动响应不随曲线超高的增大而变化,列车的振动响应在平衡超高和过超高时较小.     

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.     

城市轨道交通高架桥影响下的多层建筑振动特性分析

为探究城市轨道交通沿线的多层建筑在列车通过时的振动特性,以某一城市轨道交通高架桥旁的一栋4层楼建筑为研究对象,通过对每一楼层同时进行振动测试,然后采用线性计权及Z计权方式对各楼层的振动特性进行分析,并分析了分别采用两种这计权方式时,特征频率下振动的传递特性,最后,利用有限元分析软件ABAQUS建立模型,进行了模态分析,找出了建筑物振动峰值出现在4楼的原因。结果表明,在线性计权及Z计权下,4个楼层的全局峰值均出现在50~63 Hz频率范围内;振动从1楼至4楼的传递过程中,中心频率为50 Hz和63 Hz频率段的振动加速度级均呈现先减小后增大的趋势,在2楼处达到最小,在4楼处达到最大;模态分析表明,在列车经过时,在频率为63 Hz时,4楼发生了共振现象,故其振动最为明显。     

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。     

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。     

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。     

机械振动引起的高层建筑共振与减振响应实测

对某经常出现明显水平振动的13层住宅楼进行测试. 由楼层加速度时程计算得到1/3倍频程谱和振动计权加速度级,评价各楼层的人体舒适度,利用频域分解法识别得到结构的动力特性. 通过振源排查,鉴定该楼周边采石场锯石机的工作频率1.5 Hz与结构基本自振频率相同而发生共振. 测试机器工作台数对结构响应的影响,发现距结构约200 m的采石场4台机器同时工作会导致结构振动超限. 距该采石场约500 m的另一住宅楼的实测共振响应减小. 对锯石机安装变频器作为减振措施,测试机器以1.33和1.2 Hz工作时结构的响应,减振效果明显. 结果表明,振源强度、振源与结构间距、振源与结构频率接近程度是影响外部单一频率激励引起的结构共振响应是否超限的关键因素.     

Analysis of the Relationship Between the Meshing Stiffness and the Inherent Characteristics of Planetary Gear Transmission Mechanism

According to the relationship between the meshing stiffness and the inherent characteristics of a seven-speed three-row coupled planetary transmission mechanism, a equivalent concentrated mass dynamics model of the planetary transmission mechanism is established. The natural frequency of the planetary gear train at a specific gear is calculated and extracted. The relationship between the meshing stiffness of each row and the natural frequency of the system is analyzed, thereby avoiding possible resonance behavior by changing the meshing stiffness. These results show that the meshing stiffness, in its range of possible values, has nearly no effect on the low order natural frequency (<4.000.Hz), and that the time-varying meshing stiffness mainly affects the natural frequencies of the higher- and middle-order parts of the system. Changes of the natural frequencies lead to the change of the system''s corresponding vibration mode, which will change the vibration situation of the system.