地铁所致某音乐排练厅室内二次结构噪声测试与仿真

近年来,随着地铁建设的迅速发展,地铁运行时所产生的振动对邻近建筑室内的二次结构噪声影响逐渐引起人们的关注。为研究室内二次结构噪声数值预测方法,以北京地铁某正线邻近二层音乐排练厅为例,首先对建筑墙、楼板的振动及室内噪声状况进行多点同步详细测试,通过实测数据分析得到地铁运行所致建筑室内振动及二次结构噪声特性;然后采用大型有限元软件Ansys建立隧道-岩土-建筑-声场三维精细化数值仿真模型,对地铁列车通过时的室内二次结构噪声进行仿真计算,并与实测数据进行对比分析。结果表明:地铁列车运行引起的建筑室内二次结构噪声在63 Hz处出现峰值;在100 Hz以下频率范围内仿真结果与实测结果吻合较好;受模型网格划分尺寸影响,100 Hz以上振动和二次结构噪声数值计算结果小于实测值,考虑到地铁运行引起的振动频率主要分布在1 Hz至100 Hz范围内,其对100 Hz以上的振动及二次结构噪声影响相对较小,因此可认为所采用的数值计算方法是科学可靠的,可为类似地铁沿线建筑室内二次结构噪声预测评价提供参考。     

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。     

结构参数对地铁引起建筑结构噪声影响分析

为研究结构材料参数对地铁振动引起的上盖邻近建筑室内结构噪声的影响,采用半实测半数值的振动分析方法以及经验公式法计算室内结构噪声,分析混凝土和土层弹性模量、阻尼系数等参数对建筑室内结构噪声的影响.有限元建模时,分别将混凝土与土层的弹性模量和阻尼系数按照设计值及其±20％浮动进行调整输入,比较弹性模量和阻尼系数在浮动后引起...     

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。     

地铁运行区域新建建筑全过程实测与数值模拟EI北大核心CSCD

以邻近地铁线路的某新建建筑为例,对从项目动工至建筑封顶过程中的主要节点进行全过程实测,得到地铁经过时自由场地及施工不同阶段建筑内部各楼层的振动数据。建立单体的有限元模型,采用不同的激励输入方式进行数值模拟,并将计算结果与实测结果进行对比验证,以获取既有地铁运行区域拟建建筑施工前振动预测的有效方法。在数值分析过程中,针对环境振动,提出了"原位激励"的概念。分析结果表明:一致激励输入仅适用于建筑平面尺寸较小时进行初步预测;原位激励与多点激励的输入方式计算结果准确可靠,可满足设计各个阶段的振动预测需求;根据不同的需求可分别选择采用原位激励或多点激励的输入方式进行振动预测;采用自由场地实测结果作为输入激励进行振动预测时,可将计算结果根据不同的建筑类型进行修正。该研究成果可对既有地铁运行区域拟建建筑施工前进行振动评价提供参考。     

地铁致某近代建筑振动分析及减隔振措施研究EI北大核心CSCD

地铁运行引起的振动通过土层传播,会对邻近建筑物产生不利影响。以某地铁沿线近代历史保护建筑为背景,依据建筑结构参数及土层实测数据建立“隧道⁃土体⁃保护建筑”精细化三维数值模型,并结合振动响应预测分析方法对地铁运行时建筑物振动响应进行评估。从振源减振及过程阻振两方面对其减振效果进行量化分析和参数优化研究。结果表明:在未采取减隔振措施的情况建筑物振动超限,优化轨道类型的减振效果最为显著,使用弹性长枕轨道时结构Z振级可降低8.2~11.2 dB;使用钢弹簧浮置板轨道可使结构Z振级降低14.9~18.9 dB。过程阻振措施中,隔振墙的隔振性能对墙体材料特性最为敏感,深度及厚度其次;其中EPE泡沫材质墙体隔振效果最优,可使结构Z振级降低10.6~11.5 dB,水平速度峰值约75%;增加隔振墙厚度及埋深在一定程度上提升了隔振性能,但隔振效果增量不显著。提出了一种快速计算隔振墙隔振效果的预测方法,该研究可为类似工程的振动分析以及减隔振措施设计提供参考依据。     

地铁振动对既有砌体结构影响规律及因素数值分析

以上海某地铁线路邻近砌体结构为研究对象,建立详细数值模型。以楼外实测振动加速度为输入激励,实测室内振动响应校核模型参数。通过数值分析,研究振动随楼层变化规律及同楼层内不同楼板结构、不同房间大小等因素对振动响应分布规律影响。结果表明,列车经过时较大跨度的室内楼板中央竖向振级较楼板墙边振级大1~3 dB;预制板房间竖向振动强度大于现浇板房间,预制板间灰缝处对振动强度有一定放大作用;房间进深参量对振动强度影响较小可忽略不计,进深与振动强度大小关系与进深尺寸及开间尺寸大小有关;开间参数对竖向振动影响较大,开间越大,振动强度越大;振动强度与楼板角部及周边约束情况关系密切。     

曲线地段地铁振动对邻近建筑的影响分析

以南昌地铁 1号线圆曲线（曲率半径为 400m）下穿南昌科技大楼段工程背景为依托,建立轨道-隧道-大地-科技楼三维有限元模型,从数值计算的角度分析地铁列车在曲地段运行时引起的环境振动对邻近建筑的影响。结果表明,曲线段地面的振动强度水平向接近竖向,这与直线地段主要以竖向振动为主的振动状态存在明显的差别;科技楼室内水平向振动强度低于竖向,第 1层的振动在 20Hz出现最大值,其它各楼层均在 6.3Hz和 16Hz出现最大值,室内第 1-8层竖向振动 1/3倍频程均超过标准夜间限值,需要作隔振处理;无论在水平向还是在竖向,列车行驶速度越快,振动响应越大,竖向振动在楼层间的变化幅度要小于水平向,水平向的振动最大值出现在底层或顶层;建筑结构基础形式采用桩基础,增大其产生的阻尼、刚度、附加质量,可以减小地铁环境振动的干扰。     

隧道爆破作用下邻近高层框架结构动力响应研究

为分析隧道爆破振动作用下高层框架结构的动力响应特征，确保城市地铁隧道开挖过程中邻近建筑的安全稳定，依托武汉地铁8号线洪山站-小洪山站区间大断面隧道爆破开挖工程，采用动力有限元软件建立三维数值模型，结合现场振动监测数据验证计算模型及其方法的可靠性；通过框架结构爆破动力响应数值模拟计算，得出了框架结构峰值振速和最大主应力峰值随高程变化的分布特征，以及楼层高度改变时高程放大系数的变化规律。研究结果表明：高层框架结构垂向振速沿层高方向呈先减小后增大的变化规律，一层、高层均存在放大效应；高程放大系数随总层高的增加逐渐减小；建筑侧下方未形成空洞时隧道爆破对结构的影响最大，爆心距最小的柱上最大主应力峰值最大。     

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工况下峰值频率约为63 Hz,替换为刚度较低的扣件B后,峰值频率在40 Hz~50 Hz左右;采用刚度较小的扣件有利于室内振动与二次结构噪声的降低;虽然所测得的不同测点峰值频率一致,但振级和声压级大小有所不同,基本呈现出振级与声压级随着与地铁线路距离的增加而减小的规律。     

地铁隧道爆破振动测试及时频特征分析

为确保某市地铁隧道安全、高效地爆破开挖,采用网络测振仪测试了隧道掘进爆破时周边建(构)筑物的爆破振速。基于频率切片小波变换开展时频特征分析,首先得到了测振信号的全频带时频分布特征,进而通过5个主成分频率切片区间更进一步精确提取了爆破振动信号时域、频域分布特征,并得到了相应频带内的爆破振动重构分量。实测数据时频特征分析表明,频率切片小波变换具备独特的信号分析优势,适用于地铁爆破振动信号时频特征提取;此次地铁隧道钻爆法开挖产生的质点峰值振速在0.07～0.85 cm/s之间,主频在13.3～68.9 Hz之间,爆破振速处于《爆破安全规程》规定的安全阈值范围内,爆破方案基本合理。     

地铁列车振动对精密仪器影响的预测研究

以北京某新建地铁线路近距离经过某科研单位为研究背景,对现况道路边和实验室内仪器实验台面的环境振动进行了测试和评估;利用了现场实测与数值模拟相结合的预测方法,该方法考虑了建筑结构、实验台在不同频段下的振动衰减或放大作用,并在1/3倍频程频域下与国际通用的精密仪器防振要求进行比较。采用周期性有限元-边界元耦合方法预测了列车对自由场地的动力响应。基于实测振动响应传递比曲线将楼外振动响应折算到实验台面上,以此评价地铁列车振动对精密仪器的影响。研究结果表明：1）现况道路车流对实验台水平方向振动较大,应采取相应被动隔振措施;2）当列车低速、匀速通过时,振动对仪器影响较小;3）车速大于60km/h匀速通过时,应采用较高级别的减振轨道以确保仪器正常工作。     

地铁产生的环境振动及轨道结构减振分析

以南昌地铁1号线八一广场段为工程背景,对轨道-隧道-大地的三维有限元模型进行动力学分析。分别建立三种道床模型：整体道床、弹性支承块道床和钢弹簧浮置板道床。以振动加速度、1/3倍频程振动加速度级和Z振级作为评价指标,比较不同轨道结构下隧道壁及地面的振动响应。随之减振道床支承刚度的变化,分析道床的自振频率对减振效果的影响。计算表明：列车引起的地面振动主频在40 Hz附近;减振道床的自振频率对减振效果有较大影响;钢弹簧浮置板道床减振效果明显优于弹性支承块道床。     

弹性支座对桥梁车致振动的隔振效果研究

为探讨列车高速通过桥梁时传递到桥墩的振动受弹性支座的影响,建立了12个自由度的弹簧-阻尼单元模拟支座,嵌入到车-线-桥耦合振动分析模型中。以高速铁路上典型的32 m混凝土双线简支梁桥为研究对象,采用包含支座单元的车-线-桥耦合振动分析程序进行仿真计算。结果表明:车辆的轮重减载率和竖向振动加速度受支座竖向刚度的影响很小;支座竖向刚度降低,桥梁响应中的静力成分逐渐增大,动力成分则先逐渐减小,再逐渐增大;采用弹性支座,墩顶全频域内的减振效果主要取决于优势频段20Hz~80Hz频率范围的振动衰减量;弹性支座隔振系统的自振频率为10Hz~20Hz,能够吸收中高频振动,放大自身频率范围振动,反映出弹性支座在中、高频段具有很好的隔振性能。     

地铁引起的振动对框架结构的影响及隔振研究-以某教学楼为例

地铁振动对多高层框架结构有一定影响,以广州某教学楼为例进行了研究。首先测量了建筑场地的环境振动,发现场地z向振级大于水平振级,并超出限值要求;将场地最不利加速度时程作为一致激励进行了上部结构的振动响应分析,结果表明3.15-31.5 Hz频段的振动被放大,结构的z向振级逐层增大;对教学楼基底设置钢弹簧隔振装置后,分析结果表明该措施可有效降低23%的地铁振动,并满足限值要求。     

地铁环境内的通风效率对室内空气品质的影响

维持地铁环境中的空气清洁对乘客来说是非常重要的。尽管地铁站的屏蔽门（PSD）可以很好地改善地铁站内空气品质,但地铁隧道内的空气品质却仍然很差,隧道内CO2浓度和颗粒物（PM）值均较高。增加列车运行的频率和数量,均会导致地铁环境内的空气品质变差。因此,为获得更好的空气质量,地铁隧道的通风系统需要进一步改进。数值分析是一种有效的方法,可用来分析地铁双轨隧道通风系统的性能。本文对位于韩国首尔的地铁双轨隧道系统进行了数值模拟,采用ANSYS CFX软件对列车正常运行时隧道内的气流进行了非定常计算。分别针对一辆列车在隧道里运行,或者两辆列车同时运行时,对隧道内的气流进行了模拟研究。当所有的竖井用于自然通风时,分析了隧道里的活塞效应。结果表明,竖井送风对隧道内污染气体稀释以后,通过机械通风井排出;当双轨隧道内仅有一辆列车运行时,供气量和排气量是平衡的;当同时有两辆列车相向运行时,隧道内的污染空气浓度很高,且竖井里没有电力供应时,所有的竖井用于自然通风。车站门被打开时,停留在隧道内的污染空气就会进入车站站台。     

地铁隧道爆破开挖对高层框架结构的动态响应

针对城市地铁建设过程中隧道爆破对高层建筑物带来的不利影响,基于萨道夫斯基公式,对现场爆破振动测试与有限元模拟对比分析,现场测试结果与计算结果吻合较好。以框架结构垂向振速为研究对象,采用动力有限元方法对高层框架结构在爆破地震波作用下的响应规律进行了研究,并分析了并行隧道不同开挖工况下高层框架结构不同响应特点。计算结果表明:高层框架结构在爆破地震波影响下存在明显高层放大效应放大倍数最大达3.48倍;地铁隧道已开挖段对高层结构振动有空腔放大效应,空腔放大效应的主要影响因素有框架结构与隧道的间距、已开挖隧道空腔相对爆源位置等,前者影响更显著。