用薄层法分析高架轨道交通引发的环境振动

薄层法是分析和模拟弹性波在层状介质中传播的一种半解析半数值方法。将由车辆一桥梁动力分析程序算得的高架轨道支架动反力作为支架的激振荷载。在支架上激振荷载作用下，利用薄层法计算位于上海典型场地上的高架轨道线路承台群桩基础周围地基的频率响应函数。根据频率响应函数和激振荷载可算得高架轨道线路周围场地的加速度响应及振级。分别采用单支架模型和多支架模型计算高架轨道交通引发的环境振动。振级计算结果与实测回归公式的比较表明，多支架模型中相邻基础的影响不大，实用时可采用单支架模型进行计算。本文提出的高架轨道交通环境振动分析模型可以应用于高架轨道交通引发环境振动的分析和预测。     

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)。     

地面城轨交通近轨道区域自由地表振动实测研究

摘要：城市轨道交通诱发周边地表振动已成为突出的环境振动问题。为考查轨道周边自由地表垂向振动的特性及其传播规律,在北京城铁13号线回龙观至霍营区段进行了现场观测试验。从时域、功率谱和振动级三个方面对获得的数据进行了分析。结果显示：随着与轨道距离的增加,地表加速度峰值明显衰减,振动持时增加;振动优势频率为10-80Hz,近轨道处以高频为主,远离轨道处以低频为主;加权Z振级单调衰减,但分频段振级并非单调衰减,与场地卓越频率接近的频段存在较大的反弹现象;乘客满载和半载对Z振级的影响不大;相对于干线铁路而言,城轨交通地面振动水平较低。     

成渝高速铁路某路堤段地面三向振动测试分析

为研究高速铁路路堤段地面振动的传播和衰减规律,选择成渝高速铁路某路堤段进行现场地面三向振动测试。在时域和频域内分析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,在距离线路纵向中心线同一距离处,横向(Y)、纵向(X)振动加速度最大值及有效值均大于垂向(Z),随距离的增加,加速度最大值及有效值均呈衰减趋势;随着距离的增大,三向振动的频率带宽均越来越窄,远场垂向和纵向振动主频均基本集中在33.6 Hz左右,横向优势频率集中在9.6 Hz。计权后的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,未计权三向加速度级和计权三向振级随距离的传播近似符合负指数规律。     

钢轨吸振器对高架结构垂向振动的影响

建立带有钢轨吸振器的高速铁路高架结构板式轨道与桥梁垂向耦合振动模型,分析钢轨吸振器对轨道和桥梁结构垂向振动的影响。模型已考虑了钢轨吸振器、板式轨道结构及桥梁间的耦合作用。钢轨吸振器被视为两自由度的质量-弹簧系统,钢轨、轨道板和桥梁被视为多层叠合梁模型,彼此用弹簧阻尼元件联接。利用动柔度函数,得到吸振器-板式轨道-桥梁系统垂向振动响应的解析表达式,并以轮轨表面粗糙度谱作为激励求解模型的振动响应。研究结果表明：钢轨吸振器在180 Hz～300 Hz及700 Hz～1 000 Hz频段内对整个高架轨道系统的位移幅值及相位、振动衰减产生较明显的影响;同时,在轮轨表面粗糙度谱的激励下,带有钢轨吸振器的轮轨系统的轮轨力在pinned-pinned频率处明显减小,在前两阶自振主频附近钢轨吸振器对整个高架轨道系统结构振动的影响较明显。     

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。     

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。     

武汉市二七沿江商务区楼房爆破拆除塌落振动分析

为了分析高层建(构)筑物爆破拆除时塌落造成的地面振动的特征及对周边建筑物的影响大小,对武汉市二七沿江商务区19栋楼房爆破拆除中的地面振动进行了测量,并对监测点实测的数据爆破与塌落振动速度、卓越频率、傅里叶谱及反应谱特性进行分析。结果表明:高层建筑物爆破拆除中塌落振动比爆破振动影响更大,频率更低;1#楼周边为已拆除废弃空旷场地、减振措施较少,塌落振动水平分量高于竖向分量;常用的塌落振动估算公式可以更好地描述竖向振动分量,而无法描述本次幅值更大的水平分量;持续时间随距离的增加而变长;反应谱在高频段高于设计谱,但由于周边无建筑物,不会造成危害。     

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。     

轨道交通地表振动局部放大现象成因分析

为研究轨道交通振动产生地表局部放大现象原因,利用地表落锤试验和半空间位移格林函数解析解,分析了振源位于地面和地下两种情况下单频振动的地表响应传播规律。结果表明:1) 当振源位于地面时,单一频率的地表振动响应幅值随距离呈现波浪形衰减,波动间隔与其自身频率相关。地表体波和瑞利波衰减速度不同而引起的振动叠加效应是造成上述现象的主要原因。2) 当振源埋置于地下时,单一频率的地表振动响应将在距振源与埋深大致相当的近场处产生一个明显的波峰或波谷,在远场衰减规律与振源位于地面的情况近似。     

350 km/h 高速铁路高架桥环境振动的测试分析

为了考察350 km/h高速列车运行状态下高架桥的环境振动水平,对京津城际铁路杨村特大桥247号桥墩高速列车运行时的环境振动进行测试,分析了高架桥环境振动的衰减特性。结果表明,VL zmax、VL z10和VLzeq随距离的变化均符合对数衰减规律,距离振源30 m内环境振动衰减明显,距离振源30 m以后衰减逐渐平缓。在距离振源15 m~60 m范围,我国现行的高速铁路环境振动预测公式的预测值最大偏高9.7 %。     

郑西高速铁路渭南北高架车站环境振动测试分析

振动是高速铁路高架车站运营期的主要环境污染。为考察300 km/h高速列车运行状态下高架车站的环境振动水平,对我国第一座投入使用的高速铁路高架车站—郑西高速铁路渭南北站候车室内外、车站郑州端内部以及车站外高架桥的环境振动水平进行测试,初步分析高架车站环境振动的特点。结果表明,车站内环境振动的垂向振级大大高于水平向振级,车站内的环境振动水平远低于车站外的环境振动水平,渭南北高架站所采取的减振措施是有效的。     

高速列车荷载作用下高架桥和地基振动分析

提出了一种准解析方法来分析高速列车运行荷载作用下高架桥的动力响应。着重考虑了桥梁和地基的动力相互作用。通过动力子结构方法把研究对象分成两部分，一个是列车荷载作用下三维高架桥的有限元振动模型，另一个是基于傅里叶级数展开的轴对称群桩基础与周围分层地基动力相互作用模型，两者通过桩基承台节点处的连续条件进行结合。用薄层单元构建了应力波的透射边界条件来模拟远场地基对近场有限元区域的影响作用。用阻抗函数来表示群桩基础对上部桥梁结构的支撑作用。通过数值计算考察了软弱地基上新干线高架桥在高速列车荷载作用下的振动特性，分析了列车轮轴荷重，运行速度和群桩基础等因素对高架桥振动的影响；本分析模型和方法在计算上具有很高的效率。同时根据计算结果与现场实测的对比说明了本方法的可靠性。     

流冰撞击力作用下列车–简支梁桥耦合振动分析

建立撞击荷载作用下列车‐桥梁系统动力分析模型,将现场实测的流冰撞击力时程作为系统的撞击荷载。通过计算机仿真分析,对流冰撞击作用下高速铁路桥梁的动力响应及其对桥上列车运行安全的影响进行研究。采用自编程序模拟列车过桥的全过程,计算分析7 m×24 m简支箱梁桥在流冰撞击力作用下动力响应及桥上高速列车的动力响应。计算结果表明,在实测流冰撞击力作用下,桥梁横向加速度以及车辆脱轨系数和轮重减载率等行车安全指标在列车速度250 km/h以上时超过容许值,说明流冰撞击作用对车桥系统耦合振动响应具有较大的影响。     

轨道减振器与弹性支承块或浮置板轨道组合的隔振性能分析

轨道交通运行引起的地面振动或高架轨道的高架桥结构振动源于轨道结构振动，对于几十赫兹到几百赫兹频率范围的轨道结构振动，应用轨道减振器、弹性支承块和浮置板可以得到比较好的减振降噪效果。本文在频域建立了轨道结构模型和车辆一轨道系统相对位移激励模型，分析计算了钢轨垫片／轨道减振器一弹性支承块／浮置板轨道结构的隔振性能，以及相对位移激励下轮轨间动载荷和传递给基础的力。结果表明，与垫片一弹性支承块／浮置板轨道相比，轨道减振器一弹性支承块／浮置板轨道组合可以在中频范围大大降低轮轨动态作用力，并且在中、高频段具有更好的隔振性能。     

京沪高速铁路南京长江大桥列车走行性分析

运用桥梁结构动力学与车辆动力学的研究方法,将车桥作为联合动力体系,建立了高速列车与大跨度斜拉桥的车桥耦合动力分析模型。以京沪高速铁路南京长江大桥3塔斜拉桥方案为例,分析了大跨度斜拉桥在ICE高速列车作用下的车桥动力响应特点;同时,基于合理的列车走行性评价指标,对高速列车通过大跨度斜拉桥时的走行安全性与舒适性进行了详细分析,初步探讨了大跨度斜拉桥用于高速铁路的可行性。     

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。     

大跨度公轨两用悬索桥风-车-桥耦合振动及抗风行车准则研究

将风、车、桥三者作为一个交互作用、协调工作的耦合动力系统,基于风-车-桥系统空间耦合分析模型,以一大跨度公轨两用悬索桥为例,采用自主研发的桥梁结构分析软件BANSYS(Bridge Analysis System)分析了风荷载作用下桥梁和车辆的动力响应,讨论了风速、车速及轨道交通布置方式等因素的影响;同时,基于合理的列车运行安全性和舒适性评价指标,对列车通过该桥时的走行安全性与舒适性进行了分析,得出了该悬索桥的抗风行车准则:当风速小于20m/s时,车速可达设计车速80km/h;当风速介于20m/s和25m/s之间时,车速不能大于60km/h;当风速大于25m/s时,应封闭轨道交通。     

新型铁路沟屏障隔振数值分析

建立铁路交通引起的大地及敏感点振动分析模型,该数值计算模型由两部分组成,包括车辆-轨道-路基-大地耦合系统动力分析模型和大地-隔振屏障-建筑物耦合系统动力分析模型,运用大型通用有限元软件ANSYS对新型沟屏障的隔振效果进行分析,新型沟屏障包括梯形、倒梯形、三角型、倒三角形等,并将新型沟屏障的隔振效果和传统型式的沟屏障进行对比分析。结果表明:新型沟屏障的隔振效果优于传统沟屏障,表明可以通过改变沟屏障形状达到增加屏障隔振效果的目的,这是一项有益的探索。