地铁车辆经过不同轨道结构时对地面振动的影响研究

在列车正常运行条件下对某地铁曲线路段钢弹簧浮置板道床、科隆蛋和普通扣件轨道结构段的隧道壁振动和地面垂向振动进行现场测试,通过时域和频域分析对比地铁经过时不同轨道结构段振动从隧道壁传到地面以及地面垂向振动随距离的传播规律。结果表明:振动从隧道壁传至地面时200 Hz～500 Hz频段衰减较快,且地面垂向振动主频在100 Hz以内,隧道壁振动主频在300 Hz以内;钢弹簧浮置板道床和科隆蛋结构段的地面垂向振动随着离开线路中心线距离的增加而减小;在普通扣件结构段距线路中心线30 m左右处存在一个振动放大区;列车经过时轨道线正上方0～30 m范围内垂向振动的峰值频率主要在40 Hz至63 Hz。该测试方法和研究结果可为地铁线路设计提供相应参考。     

隧道内脉冲激励下地层振动传递特性研究

目前,对于地铁运营引起的振动在地层中的传递特性一直未有系统深入的研究。利用自动落锤激励装置锤击轨道减振与控制实验室10m埋深隧道内轨道,研究了0~200Hz频段振动加速度在地层中的传播衰减特性。试验结果表明：(1)隧道结构-地面振动加速度峰值衰减率达到81.25%,地层对振动有很强的衰减作用。(2) 除了30Hz附近频段传递函数幅值大于1,隧道结构到地面振动响应传递函数幅值普遍小于0.4。(3) 隧道结构-地面1/3倍频程加速度级传递损失曲线呈V形分布,传递损失在30Hz附近最小,且为负值,此频段振动加速度能量从隧道传递到地面有放大现象。     

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。     

城市轨道交通地面线环境振动衰减规律分析

为研究城市轨道交通地面线路所引起环境振动的衰减规律特性,基于振动衰减的复合回归方法,以距线路中心100 m范围内自由开阔场地为研究区域,在时域与频域分析地面线路振动波传播机理。分析结果表明：地面线引起的振动传播以表面波为主,随与线路的距离的增大逐渐衰减;振动加速度呈现宽频特征,频域中20 Hz～100 Hz的成分数值较大;高频振动幅值随距离的增加衰减明显。地面振动具有一定的周期性特征,其激励频率对应于轨枕间距激励引起的频率和轮轨耦合作用的频率。土体吸收系数α与频率基本呈正比,比例系数为3×10^-4。给出了中软土条件下地面振动VLZmax的振动衰减复合回归曲线,可为今后的环境影响评价提供参考。     

地铁运行引发临近建筑群低频微振动及传递规律研究

随着城市建筑群的飞速建设,由地铁运行引起的建筑群低频微振动问题越来越突出。本研究依托成都某建筑群项目,研究地铁运行对土体及建筑群振动的影响。考虑轮轨非线性动力相互作用、土体分层特性、土体-建筑相互作用关系等因素,建立地铁列车-轨道-隧道-土体-建筑群耦合动力学模型;通过现场测试掌握地铁振动源强特征,并对模型进行验证;在此基础上研究地铁动荷载下土体振动的空间传播规律及不同土层界面处的局部振动特性;评估地铁运行对建筑群的影响。研究表明：建立的动力学模型可有效用于研究地铁运行下建筑群低频微振动问题;实测隧道壁加速度卓越频率为31.5～80 Hz,实测隧道壁VL_zmax(最大z振级)主要在70.3～71 dB,实测道床VL_zmax则在94.3～125 dB;随着振动波在土体中向上传递,振动能量逐渐衰减,但是在地表附近存在一定的振动放大;土体对80 Hz以上的振动具有较强的吸收能力,随着振动横向传播距离的增大,VL_zmax近似线性减小;该建筑群中的住宅楼和商业楼均未出现振动超标。     

CRTS III型板式无砟轨道桥梁段环境振动测试分析

为研究CRTS III型板式无砟轨道环境振动特点,对成灌铁路某桥梁段地面振动进行现场测试,分析不同测点地面振动加速度时程特点、频谱特征,并进行1/3倍频程分析和Z振级的衰减分析。结果表明,列车以180 km/h速度通过时,地面振动持续时间约6 s,距线路中心10 m处振动峰值加速度为60 mm/s2;在10 m处振动频谱分布范围在20～90 Hz,高频振动随距离衰减更快,大于20 m处振动主要以15～45 Hz为主;地面振动Z振级的衰减符合对数衰减规律。     

路基段列车引起的大地振动试验研究

为研究路基段列车引起环境振动传递特性以及列车编组、速度、轴重等因素对振动的影响,对昌九城际铁路线路基段进行大地振动现场测试。从时域、频域等多方面分析五种列车在不同速度下运行引起的三向大地振动。结果表明：近场大地振动能量集中在10 Hz～200 Hz,远场在10 Hz～80 Hz,近场处X、Y、Z方向主频分别为38.7 Hz、51.9 Hz、64.4 Hz,远场处主频均为25.9 Hz;随着距离的增加,X与Z方向在各频段的振动衰减量相似,Y方向在各频段的衰减量大于X与Z方向;地面竖向Z振级与列车速度近似呈线性关系,在30 m处Z振级增大速率为0.0714dB/（km/h）;列车速度变化对50～100 Hz的高频振动影响较大,速度由36增大至119 km/h时,16、50、100 Hz处Z方向分别增加了9.56、17.13、14.87 dB;列车编组对地面振动响应影响较小,当运行速度为115 km/h时,CRH2A动车组列车的不同编组（8节或16节）下引起的地面振动响应几乎完全相同;列车轴重是影响地面振动响应大小的重要因素,且轴重越大引起的振动响应越大。     

高架轨道交通附近自由地表振动试验研究

针对某城际快铁高架桥列车运行引起的附近自由场地环境振动进行现场测试。结果表明,在近场测点,加速度时程呈明显列车周期性加载现象;随距离的增加,振动快速衰减,并在7.5 m处有反弹增大现象;距线路越远,振动衰减越慢,地面振动加速度级随距离的变化满足对数关系;高架轨道交通引起的地面横向水平振动加速度级较竖向大3.9~9.0 dB;地面竖向振动优势频率范围10~100 Hz,横向振动频率主要在4~100 Hz,低频振动较高频振动传播距离更远;双线高架桥引起的环境振动偏载效应突出;振动加速度级随车速的变化规律为0.036~0.049 dB/(km·h-1)。     

基于薄片有限元-无限元耦合模型的地铁列车振动环境影响分析

鉴于地铁运营引发隧道及地层沿线路纵向的振动水平及特性不甚明确,应用薄片有限元-无限元耦合模型对地铁列车运营引发隧道基底、隧道壁及地表在垂直于线路的水平方向、铅垂方向及线路纵向三个方向上的振动响应进行高精度分析及比较。分析结果表明:(1)地铁列车运营引发横向、垂向及纵向三个方向6 Hz以下的低频振动在地表均衰减得极其缓慢,且地表三个方向的振动速度、加速度响应具有相似的频率成分;(2)列车运营引起隧道壁的纵向振动响应在1~100 Hz频段内较小,在该频段内的大部分频率点处,其响应甚至小于地表的纵向振动响应;(3)在隧道基底及隧道壁,由列车运营引发的纵向振动响应在1~100 Hz频段以内显著小于由其引发的垂向振动响应,但在地表,由列车运营引发的纵向振动响应具有同横向、垂向响应相当的量值。     

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。     

重载铁路引起地面振动的试验与分析

对重载铁路沿线在货物列车通过时引起的地面振动进行现场试验,测试了距离铁路7.5 m、15 m、30 m、60m、90 m处的地面横向和垂向振动速度,分析了振动速度的幅值和频率特性,得到货物列车引起地面振动的振源特性、传播特性以及轴重、列车速度与振动的关系。分析表明:货物列车引起的地面振动在5 Hz~10 Hz的范围内峰值明显;随着距离的增加,高频成分的衰减比低频更快。地面峰值振动速度(PPV)随着距离的增加呈幂函数衰减,在7.5m~15 m距离内振动峰值衰减显著。在7.5 m处横向和垂向峰值振动速度数值接近;在15 m及更远距离处,横向振动速度衰减比垂向振动速度快。地面横向、垂向峰值振动速度(PPV)随行车速度、列车轴重提高呈增大趋势。     

减振扣件对隧道-地表振动影响实测分析

为研究减振扣件对地铁隧道-地表环境振动的减振效果,对普通扣件和减振扣件下列车运行引起的隧道结构和地表振动响应进行现场实测分析,针对减振扣件和普通扣件得到以下结论:(1)减振扣件能明显降低钢轨的水平向振动,采用浮轨扣件后会使得钢轨的垂向振动明显增大;(2)减振扣件能明显控制隧道内结构的振动。对于隧道内振动控制效果,浮轨扣件效果更好。当采用减振扣件后,会出现道床和轨枕处的固有频率向低频偏移的现象,且会造成低频放大;(3)对于地面测点,由于低频振动在土层中的衰减较弱,会导致对与地面测点,双层非线性扣件加速度有效值和加速度峰值小于浮轨扣件。两种扣件均满足规范限定要求,在2 Hz～50 Hz频段范围内双层非线性扣件的加速度级小于浮轨扣件,双层非线性扣件的固有频率出现在63 Hz,浮轨扣件的固有频率出现在20 Hz说明两种扣件对于地面控制频段范围存在差异。     

小半径曲线地段钢轨波磨对于地面振动影响的测试分析#br#

针对地铁小半径曲线地段钢轨波磨对于地面环境振动的影响,选取某地铁普通整体道床小半径曲线钢轨有波磨与无波磨地段车辆通过时的隧道内及地面振动状况进行测试,同时测量有波磨地段与无波磨地段钢轨波磨实际状况。从频域角度对数据分析整理,研究结果表明：钢轨波磨对于隧道内及地面振动存在显著增大作用;列车通过引起的振动在钢轨-轨道板-隧道壁-地面的传播过程中逐渐降低,并且高频振动的下降速度大于低频振动;短波波磨对于钢轨振动的影响较为剧烈,而长波波磨对地面环境振动影响较大。     

地铁列车对数据中心精密设备的振动影响评价

以西安某拟建数据中心为例，开展地铁列车运行对数据中心机房设备的振动影响评价。以“振源-传播途径-受振体”为基线，采用实测与数值计算相结合的研究方法。首先，开展场地自由衰减特性测试，获取地铁列车振动沿场地的传播规律；其次，在拟建建筑物场地边界距离地铁线路最近处布置测点，获取过车时的振动响应；然后，建立拟建建筑物结构有限元模型，获取其主要动力特性；最后，以场地实测加速度作为输入，采用一致激励法进行结构的车致振动响应计算，并对建筑物内精密设备的振动影响进行预测与评价。研究表明：（1）地铁列车运行时该数据中心机房设备振动达标（；2）地铁列车振动主频集中在31.5 Hz～80 Hz；在31.5 Hz以下的中低频段，场地表现出明显的整体振动特点；在31.5 Hz以上的中高频段，地面高频振动分量随距离迅速衰减（；3）会车工况与近轨工况地面监测结果接近，说明近轨列车振动能级显著大于远轨，会车时振动能量较近轨列车增加不明显。研究思路可为此类结构的振动分析和减隔振设计提供参考。     

小半径曲线地段钢轨波磨对于地面振动影响的测试分析#br#

针对地铁小半径曲线地段钢轨波磨对于地面环境振动的影响，选取某地铁普通整体道床小半径曲线钢轨有波磨与无波磨地段车辆通过时的隧道内及地面振动状况进行测试，同时测量有波磨地段与无波磨地段钢轨波磨实际状况。从频域角度对数据分析整理，研究结果表明：钢轨波磨对于隧道内及地面振动存在显著增大作用；列车通过引起的振动在钢轨-轨道板-隧道壁-地面的传播过程中逐渐降低，并且高频振动的下降速度大于低频振动；短波波磨对于钢轨振动的影响较为剧烈，而长波波磨对地面环境振动影响较大。     

成灌快铁桥墩处环境振动测试分析

为研究桥墩处的环境振动特性,采用现场实测的方法对成灌快速铁路桥墩处环境振动进行测试。分析桥墩处环境振动的时程曲线、频谱曲线数据,初步得出地面竖向环境振动特性,并采用回归分析方法,拟合出竖向振动的衰减公式。结果表明:随着距线路中心距离的增加,振动加速度逐渐减小,地面振动持续时间较短,约为6 s;环境振动在衰减过程中,近振源处的衰减速度大于远振源处的衰减速度;环境振动的能量主要集中在10 Hz~63 Hz之间;桥墩处的竖向环境振动最大值符合指数衰减规律。     

地铁振动对地面建筑物影响的数值分析与测试

为研究地铁振动对地面建筑物的影响,建立隧道—土层—地面建筑物系统的三维结构有限元模型进行数值计算,得出地铁隧道与地面建筑物的水平距离、隧道埋深以及建筑物桩基不同深度对振动传递的影响,并将数值计算结果与实测结果做了对比分析。结果表明,增加隧道埋深和增大隧道与建筑物水平距离都能减小建筑物振动,建筑物桩基使地铁振动能量传递损失减小,不利于建筑物减振;三维有限元模拟数值计算结果与实际情况相符,对于工程设计实践具有一定的参考价值。     

高架轨道交通列车对周围环境振动影响的试验研究

对北京地铁5号线高架桥上的运行列车引起周围地面振动的影响进行了实测,将测试得到的地面振动加速度数据在时域和频域内进行了分析。得到了以下结论：普通轨枕下的地面横向振级为58-100dB,竖向振级为55-91dB;梯形轨枕下的地面横向振级为62-85dB,竖向振级为60-83dB;地面横向振动随距离的衰减规律表现为先增大后减小,最大值出现在15m处的测点,衰减呈现出一定的波动性;竖向振动的衰减规律总的趋势是随着距离的增大而逐渐减小,但有一个明显的反弹区（本试验中为距离振源15m左右的范围处）,且振动越大反弹越明显;梯形轨枕能够对一定频率范围内的振动起到减振效果,但是对另一频率范围的振动反而起到了放大作用,其原因是由于振动频率与梯形轨枕的自振频率产生共振而引起的;高频振动的衰减速度大于低频振动的衰减速度,远振源点的振动主要是由低频的振动引起的。     

成渝高速铁路某高架桥段地面三向振动特性分析

地面振动是高速铁路运营期的主要环境问题之一,为了研究高速铁路高架桥段地面振动的传播和衰减规律,选择成渝高速铁路某桥梁段进行了现场地面三向振动测试。在时域和频域内分析了地面三向振动的时程特征和频谱特征,以及垂向振动、水平向振动随距离的传播特性。结果表明,在同一距离处,横向、纵向振动加速度幅值及有效值均大于垂向;三向振动随距离的增加,加速度幅值及有效值均呈衰减趋势;垂向和纵向振动中,高频成分衰减迅速,低频衰减速度较缓,而横向则是低频和高频均衰减迅速,但远场仍是以低频为主;三向振动远场优势频率均在10Hz左右;计权垂向振级高于水平向振级,未计权的水平向振级均大于垂向振级。     

站房结构在地铁激励下的振动响应研究

对大型综合交通枢纽车站—南昌西站进行模型仿真,从时域和频域的角度分析地铁列车激励下南昌西站的振动特性。研究地铁2号线在不同行驶速度、不同隧道埋深工况下的振动传播规律及频率分布特点,并结合振动控制标准对环境振动进行评价。研究结果表明,在地铁列车荷载作用下,综合枢纽车站的振动幅值随着振源距离增大而减小;在距离轨道中心线20 m~40 m的区域出现振动放大区,振动放大效应对轨道层与楼板层的响应影响较大,对商业夹层的影响小,车站不同结构层的振动频率分布特性基本一致,主要集中在10 Hz~60 Hz范围内,但是随着高度的增大,结构层的高频成分衰减较快;车站结构横向振动水平总体上比垂向振动小,但两者处于同一量级,甚至在部分频率范围内比垂向振动大。