地铁对周边建筑物振动影响分析

建立了土层系统-建筑物二维共同作用有限元模型，采用Newmark隐式逐步数值积分法，从地铁列车荷载频谱特征和场地土层类型角度，分析了由地铁运行所诱发的周边建筑物振动响应规律。分析表明，在同一频率地铁振动荷载影响下，同一建筑物各楼层振动响应水平基本相同，上部楼层的振动仅比下部楼层振动有小幅上升；地铁低频段荷载对建筑物振动的影响大于高频段荷载的影响，但该低频段宽度要比建筑抗震分析中所考虑的地震荷载频段要宽；不同类型土层上建筑物的振动响应规律基本相同，表现为随建筑物距离地铁线路距离的增大，由地铁运行所诱发的建筑物的振动响应波动减小，但随土层硬度增加，建筑物的振动响应水平和衰减幅度也随之减小。     

地铁车辆段上盖物业车致振动分析

为研究地铁列车进出车辆段对上盖物业振动的影响,先结合两个实际工程,对武汉某车辆段和宁波某车辆段内运用库列车振动荷载进行现场实测,并对两车辆段内运用库列车振动荷载进行对比分析,探讨车辆段内运用库列车振动荷载特性。然后改善了基于弱振情况下结构精细化有限元模型构建方法和荷载输入方法,并基于实测数据验证了其合理性。最后建立了武汉某车辆段上盖物业精细化有限元模型,计算分析上盖物业的振动响应。计算结果表明：地铁列车进出车辆段引起上盖建筑物的振动高频成分较丰富,其主频率在40Hz附近,列车振动荷载特性决定了建筑物内振动的频域分布;建筑内楼板跨中各方向振级沿高度方向的变化是不同的,铅垂向Z振级沿楼层的上升呈现先减小后增大的特点,而在水平方向振级总体上呈现随楼层增大而增大的特点。本文的研究成果可为精确预测、分析和评价地铁车辆段上盖物业振动舒适度提供基础。     

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。     

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。     

地铁车辆段不同区域车致上盖建筑振动传播规律研究

由于线路条件和行车速度的不同,地铁车辆段盖下不同功能区振源特性差异很大。对深圳某地铁车辆段进行现场实测,获得地铁列车在咽喉区及其在不同车速下在试车线运行所致振动在地面及上盖建筑中的传播规律,并对其环境振动影响进行评价。研究表明：在盖下不同区域地铁列车激励所引起同一建筑物的振动峰值所在频率不同,在试车线与咽喉区列车运行引起的振动峰值分别出现在63 Hz～80 Hz和31.5 Hz～40 Hz。场地土与上盖建筑物的振动耦合特性与振动频率相关,在较低频段4 Hz～25 Hz表现出整体振动特性,在中频段25 Hz～50 Hz振动出现一定程度放大,在63 Hz以上的中高频段中存在耦合损失。在地铁列车在试车线和咽喉区运行所引起的上盖建筑振动主要频率范围内,振动随着层高增加先减小再放大。研究成果可为地铁车辆段在不同区域振动控制提供参考。     

地铁沿线建筑物室内振动与噪声特性测试与分析

随着城市轨道交通的快速发展,地铁运行时产生的振动所引起沿线建筑物室内振动与二次结构噪声问题引起人们的广泛关注.基于某城市轨道交通沿线6层居民楼1楼现场测试,对不同扣件工况下地铁沿线敏感建筑物的室内振动与二次结构噪声问题进行测试与分析.研究表明:地铁沿线建筑物室内各振动、噪声测点峰值频率基本一致,在扣件A工况下峰值频率约...     

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。     

地铁运行引起场地振动的荷载与分析方法

利用实测钢轨加速度时程,建立地铁列车二系弹簧模型,考虑轮轨非线性接触及轨道不平顺,求得了钢轨荷载时程。分别由钢轨荷载时程求得了简单模型的隧道仰拱荷载时程和由列车轮载求得了纵向钢轨-隧道-地基模型的仰拱轮载时程,为地铁环境振动分析提供了基本数据。在此基础上,进行地铁所致环境振动的二维和三维模型的计算比较,考虑了粘弹性和粘性人工边界的不同影响。对比得出了二维模型地铁环境振动分析的适用计算方法和隧道荷载以及三维模型的适用隧道荷载。还比较了三维模型环境振动分析采用不同人工边界的影响。最后,利用隧道仰拱荷载施加于二维模型分析了地面振动的衰减规律,并与实测数据进行了比较,结果符合较好。     

珠三角地区典型地层地铁区间隧道动力特性分析

基于等厚度夹层单元与粘弹性边界条件,建立隧道-围岩体系的动力有限元分析模型,模拟围岩及其衬砌结构之间的力学性态;基于地铁列车振动加速度现场测试成果,选择结构动力有限元计算的时域分析法,对珠三角地区典型土层地铁区间隧道衬砌结构在列车振动荷载作用下的动力响应特性进行分析,获得了不同围岩类别地铁区间隧道的动力响应规律,研究成果对分析地铁隧道动力稳定性具有重要意义.     

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。     

地铁运行引起的建筑物振动响应预测

福州地铁尚未建成时,需要对临近建筑物的振动响应进行预测。由此,建立车轨垂向耦合振动数值分析模型和隧道—土体—建筑物有限元模型,参考福州地铁振源参数及沿线典型II类场地土类型,对地铁运行后,临近建筑物的振动响应作出了理论预测。分析结果表明,地铁列车运行引发的环境振动主频以中高频振动为主,而建筑物各楼面峰值主频均为建筑物的自振频率。同时,在低层楼面存在激励振动的中高频反弹区。列车车速和单双线运行不影响建筑物的振动形态,但能显著影响楼面加速度振级。另外,当多层和小高层建筑至隧道中心水平距离小于10 m,高层建筑小于15 m及位于30 m左右处,车速超过40 km/h时,建筑物部分或全部楼层加速度振级可能超越相关规范规定的振动限值,需要考虑振动控制。     

地铁列车运行引起地表振动的预测模型及其试验验证

针对地铁列车运行引起的地表振动响应问题,提出了一个数值预测模型。该模型根据移动荷载作用下的动力响应解,把地铁列车运行引起的振动问题归结到计算频率-波数域内的传递函数和频域内移动轴荷载的问题上。传递函数采用三维周期性有限元-边界元耦合的数值模型来计算,移动轴荷载主要考虑为频域内轨道不平顺激励下简化的轮轨接触力。利用此模型计算了北京地铁1号线东单站至建国门站区间地铁列车运行引起的振动响应,并利用现场振动试验数据对计算结果进行了验证。结果表明,此模型具有良好的适用性,可应用于地铁列车运行引起的地表振动的预测。     

地铁列车振动对隧道结构激振荷载的模拟

本在现场试验的基础上,利用频谱分析方法,得出由于地铁列车振动而起的轨道振动加速度的数定表达式,根据车辆系统振动简化模型,建立了正确的模拟轮系的运动方程,从而推导出地铁列车振动荷载,为进一步分析列车振动荷载作用下地下结构动力响应打下了基础。     

地铁振动对沿线环境影响的预测

地铁具有方便、快捷、载客量大、环境污染小等优点,但由于它多从人群及建筑物稠密的市区穿过,列车运行时产生的振动影响是人们比较关注的环境问题.特别是在我国大城市的中心区,陈旧建筑众多,这个问题就显得更加突出.为了搞清这个问题,我们在广州地铁首期工程环境影响评价工作中,根据国外地铁振动规律的有关资料,结合我国建筑的具体实际,提出了地铁振动在不同类型建筑内环境影响的预测公式,并在对国内现有运营地铁进行的实测中作了验证.     

运行列车引起高层建筑物振动的试验研究及数值分析

通过现场试验和数值分析的方法对运行列车引起的铁路线附近高层建筑物振动特性及其影响因素进行了研究。结果表明:列车引起的建筑物振动属于低频振动,且在软土场地上产生的振动比在硬土场地上的大;建筑物的振动水平随楼层的上升呈曲折分布,楼板的竖向振动大于横向振动;各楼层的振动随列车速度的提高而增大;货物列车因其荷载较重引起的振动比客车大;建筑物整体刚度的变化会对楼层的振动产生影响,且对竖向振动的影响比横向要复杂;距离轨道中心线越近,建筑物楼板的振动就越大。     

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。     

城市高架桥半封闭式声屏障的车致振动试验研究

为研究地铁列车低速通过时高架桥上半封闭式声屏障的振动响应及传播规律,对某城市轨道交通高架桥上的半封闭式声屏障进行了试验研究。基于实测数据,分析了高架桥和声屏障的动力特性、地铁列车过桥时的激励特性以及半封闭式声屏障的振动响应特征,并讨论了列车速度对高架桥上半封闭式声屏障车致振动的影响。结果表明:地铁列车低速过桥时具有"移动轴重激励"的荷载特性;声屏障的振动相对于桥面轨道板有显著的放大效应,其立柱顶端的各向加速度响应相当,但纵向振动稍大,其亚克力板的横向振动相对于其立柱的也明显增大;此外,地铁列车在正常运营情况下,不同车速对高架桥和声屏障的振动加速度级影响一般在5 dB以内,且主要表现为列车轴距加载频率处振动分量幅值的变化。     

地铁列车运行引起的振动对精密仪器的影响研究

采用一种数值模型,并结合现场振动实测,对北京地铁4号线列车运行引起的振动对北京大学物理实验室内精密仪器的影响问题进行了研究,并对地铁4号线隧道内浮置板轨道的减振效果进行了探讨。该模型根据移动荷载作用下的动力响应解,把地铁列车运行引起的振动问题归结到计算频率-波数域内的传递函数和频域内移动轴荷载的问题上。传递函数采用三维周期性有限元-边界元耦合的数值模型来计算,移动轴荷载主要考虑为频域内轨道不平顺激励下的轮轨接触力。现场振动实测包括地铁列车与公交车单独引起的振动及两者的合振动测试。结果表明:浮置板轨道是一种有效的减振措施,在其工作频段内有显著的减振效果;在低频段,地铁列车单独引起的振动可能对精密仪器正常工作造成影响,公交车流单独引起的振动以及与地铁列车叠加的振动会对精密仪器的正常工作造成影响,仪器基座处应采取相应的隔振措施来减小这部分振动。     

地铁列车运行引起远场低频振动响应预测研究

精密仪器对工作环境的振动要求通常有微振、低频等特点,因此准确预测分析列车振动对精密仪器的影响具有一定的难度。结合北京地铁16号线规划通过北京大学西门的工程案例,首次在频域内采用两位校准法进行了远场低频微振动的定量预测研究。研究过程中,利用实测钢轨振动加速度时程计算得到模拟地铁列车荷载;建立北京地铁4号线校准模型,利用实测隧道壁和地表的振动响应对输入荷载、模型参数选择进行校核,确保了模型的预测精度;最后采用校核过的建模方法建立地铁16号线预测模型进行低频振动预测。结果表明:利用该方法得到的地铁列车振动荷载及振动预测模型可以较准确的进行远场低频振动响应预测;地铁16号线地铁采用钢弹簧浮置板后,北大新建实验楼外预测点10~20 Hz频段的振动满足仪器振动要求,但10 Hz以下频段的振动仅满足VC-C标准,需进行实验室或仪器隔振处理。     

地铁引起建筑物振动评价量及限值实测与探讨

通过对临近地铁中心线30米以内居民住宅内进行的室内振动实测结果统计，分析室内振动的主要频率、VLmax与VLzmax分布，并对VLmax与VLzmax大小进行了比较，探讨了我国现行的不同标准关于室内振动标准限值高低及使用的评价量存在的不足。提出了在评价地铁引起建筑物室内振动时，应考虑行车密度的影响的建议。