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。     

加厚筏板基础建筑物底板对地铁所致振动的影响

为降低地铁运行所致临近建筑物振动的危害,提出了加厚筏板基础建筑物底板的减振方法,研究了加厚筏板基础建筑物底板的减振效果。建立“隧道-土体-建筑物”三维模型,通过实测数据和经验公式对所建模型及振源荷载进行验证。在此基础上,研究了在普通道床、弹性长枕道床、钢弹簧浮置板道床条件下加厚筏板基础建筑物底板的减振效果,并分析了建筑物中心距离地铁隧道中心的水平距离对加厚底板减振效果的影响。结果表明：加厚筏板基础建筑物底板可有效消耗地铁所致振动能量,从而降低邻近建筑物的振动响应;当地铁线路采用减振道床时,其减振作用会有一定减弱;加厚筏板基础建筑物底板的减振效果与建筑物距隧道中心线的水平距离有关,距离越近减振效果越好。最后提出了能快速计算加厚筏板基础建筑物底板减振效果的预测方法,该方法为地铁临近建筑物加厚底板的实施提供参考。     

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...     

减振层对地铁移动荷载下环境振动影响研究

针对日益密集的轨道交通网络引发的环境振动问题,目前减振措施以轨道减振为主,而传播途径上的减振措施,因施工条件制约,其应用受到局限。由于设置减震层能有效减小隧道动力响应,故文章从结构减振的角度,探讨"围岩-初衬-减振层-二衬"的减振模式,基于荷载-结构法原理,探究泡沫混凝土、沥青、橡胶3种减振材料作为减振层的减振效果。结果表明:加设减振层能有效减小隧道衬砌结构、地层、地面的振动响应,使地面Z振级符合标准限值,泡沫混凝土层对地面振动放大效应衰减幅度最大,达9.5%,对30~80Hz频段的减振效果最明显,在实际工程中可以考虑加设泡沫混凝土层作为有效减振措施。     

快速地铁系统中轨道过渡区域弹条动力学研究

为了研究快速地铁线路中不同轨道过渡区域扣件弹条的力学行为变化,基于车辆-轨道耦合动力学理论和多体动力学理论,建立地铁车辆-轨道过渡段动力学模型,探究地铁车辆快速通过时的弹条动位移。基于有限元理论,构建e型弹条三维实体有限元模型,将弹条动位移作为边界条件施加于该有限元模型,研究轨道过渡区域弹条在地铁快速运行状态下的应力变化规律,并在此基础上提出钢轨位移差的控制限值。结果表明:当地铁列车以120 km/h的速度通过轨道过渡区域时,浮置板轨道侧的弹条动位移要大于整体道床侧;弹条动应力最大位置发生在弹条后拱内侧;建议快速地铁轨道过渡区域的钢轨位移差应小于1. 6 mm,以保证弹条的正常使用和地铁列车的安全运营。     

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.     

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。     

青岛岩层地铁减振轨道结构选型研究

由于在岩质条件下,地铁埋置在刚度较大的岩层中,振动衰减较慢,振动影响较远,因此对轨道减振的研究显得至关重要.对目前国内外主要的减振轨道结构及其性能分别进行了分析研究,如科隆蛋减振扣件、Vanguard（先锋）扣件、弹性短枕整体道床、浮置板等4种类型,并在此基础上对这4种减振轨道结构进行了比选分析.结合青岛地铁工程实际,较详细分析了减振轨道结构各部件的减振性能,从而为在岩层地质条件下城市轨道交通减振轨道结构选型提供借鉴和参考.     

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。     

地下铁路致建筑物内部过度振动的案例研究:实验测试和理论分析

通过分析不同速度下隧道、轨道不平顺、扣件刚度以及轨道系统和建筑物的振动,研究了由深圳地铁2号线引起荔湖新村建筑物内的过度振动.基于车辆-轨道系统耦合动力学的数值模拟证实了实验结果,并研究了合理对策.结果表明,钢轨波磨是引起过度振动的主要原因,扣件系统的垂向刚度是次要原因.通过钢轨打磨消除钢轨波磨以及更换扣件系统降低垂向...     

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,...     

某城市地铁振源系统参数影响预测

为了研究正在建设的某城市地铁振源系统,根据地铁拟采用的车型、块下胶垫和扣件等参数,建立车轨垂向耦合振动模型。计算车体、轮对和道床的垂向最大振动加速度,分析车体运行的平稳性及振源的减振效能。结果表明:该城市地铁拟采用的振源系统具有良好的减振效能;A型车车体运行平稳性优于B型车;低速时,参数的选取对振源系统的减振效能没有明显影响,随着车速的增加,减振效能呈降低趋势且不同参数间差距扩大,但当车速大于60 km/h时,减振效能趋于稳定;对减振效能的贡献,扣件最大,块下胶垫的阻尼其次,而A、B型车体和块下胶垫的刚度影响则不明显。     

弹性支承块式无砟轨道减振性能研究

运用ANSYS有限元软件,模拟弹性支承块式轨道结构模型.模型中采用DTIII2扣件,弹性支承块整体道床,荷载为实测的弹性支承块下的DTIII2扣件的轮轨力.结合穿越上海市某小区的地下轨道振动实测情况,选取不同测点进行振动响应计算.结果表明,模型中,地面测点的振动响应值同实测数据基本吻合,道床及隧道测点处的振动响应值略高于实测数据.     

地铁沿线砖混结构房屋喷射GFRP的减振研究

为改善地铁周边振动环境和提高人们的生活环境质量,对砌体墙喷射玻璃纤维聚合物(GFRP)进行了试验研究和数值模拟.结果表明,喷射GFRP可以提高开裂荷载、极限荷载、极限位移和延性等,其中砌体墙弹性阶段刚度有明显提高,同时建立了砖混结构房屋外墙喷射GFRP的有限元模型,并分析了在列车荷载作用下的动力响应.结果表明:最大Z振级减小量可达2.694 dB,具有良好的减振效果,是一种合理有效的减振措施.     

青藏铁路列车行驶冻土场地路基振动荷载研究

基于青藏铁路现场振动监测成果检验自编列车-轨道耦合动力学仿真程序的正确性,并研究在实测里程高低不平顺与宽轨缝脉冲性激扰条件下的青藏铁路客车行驶引起冻土场地路基振动的振动荷载特性。研究表明,自编程序仿真结果与青藏铁路现场监测成果吻合良好,程序理论正确结论可信;列车行驶振动荷载随路基阻尼的增大而略微减小,随路基模量、列车行驶速度的增大而增大,随轨缝的增宽而线性增大;振动荷载优势频段主要在移动轴重作用率内,转向架作用率处振动能量最大,轨枕振动对列车行驶振动荷载影响较小;路基的冻融状态、轨缝宽度与列车行驶速度对冻土路基振动荷载影响不能忽略;并定量给出青藏铁路路基振动荷载最大值与列车行驶速度之间的函数关系。此项研究对于列车行驶引起冻土场地环境振动分析与振陷预测具有重要意义,且为轨道交通工程设计和铁路运营安全分析提供可靠的理论依据。     

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。     

季节冻土区夏季轨道结构振动反应现场监测

为了研究季节冻土区在无冻土层时列车正常行驶引起的铁路轨道结构振动反应特征与衰减规律,针对哈尔滨-大庆铁路夏季振动反应进行了现场监测.合理定义振动反应加速度特征值,并结合加速度反应时程曲线对钢轨、轨枕、路基和场地振动反应特性取得定量认识,提出用负幂次函数等拟合路基振动反应衰减关系并给出拟合参数;获得列车行驶速度、车辆结构、重载等对钢轨、轨枕、路基的振动反应影响显著,无缝线路列车高速行驶过程中钢轨纵向振动不可忽视且值得深入研究等结论.     

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。     

超近距离爆破振动下铁路隧道铁轨振动特性研究

依托实际铁路隧道工程,结合铁轨爆破振动测试与能量分析,对超近距离邻近隧道爆破施工影响下既有铁路隧道铁轨爆破振动效应及其控制进行研究。利用小波包分解及其保范性在Matlab里对爆破振动信号进行分解,并计算出铁轨爆破振动不同频带能量分布情况,得到不同频率带所占能量百分比,并拟合出能量衰减公式以更进一步量化铁轨地震波能量变化规律。通过对监测数据进行拟合得到适合琅口隧道场地条件的萨道夫斯基公式,分析超近距离下铁路隧道铁轨的爆破地震波的衰减规律,得出琅口隧道场地条件下的安全药量、距离计算公式。