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。     

车速对曲线段组合式道床系统振动特性影响分析

为研究地铁车速对曲线段组合式道床系统振动特性的影响,对比分析地铁列车平均车速为20 km/h、40km/h和60 km/h工况下,曲线段组合式道床系统时域和频域的现场测试结果,分析结果表明：行车速度对曲线段组合式道床系统轨道结构垂向位移影响不大;低轨侧的轨道结构时域振动幅值均大于高轨侧;车速由20 km/h增至60 km/h时,曲线段组合式道床系统低轨侧钢轨、轨道板和隧道壁的垂向振动加速度幅值分别提升14.7 dB、7.6 dB和8.6 dB,高轨侧幅值分别提升12.2 dB、8 d B和8.4 d B;车速的提高主要增大了轨道结构63 Hz以下和250 Hz以上频段的振动,对80～200 Hz频段的振动影响不大;谐振盖板阻尼谐振器能降低组合道床在20～40 Hz频率范围内的垂向振动;车速为60 km/h时,组合式道床系统结构在1 Hz～25 Hz频段的振动显著增加,具体原因有待进一步研究。     

软土与岩层地质下地铁隧道振动传递特性分析

在软土和岩层不同地质条件下采集列车通过时隧道壁及隧道上方地面距隧道中心线水平距离为0、15 m和30 m处的垂向振动,经过Fourier变换和1/3倍频程处理得到振动的频谱特性,分析不同频段振动的传递损失。结果显示,对于软土地质和岩层地质,在传递过程中都存在两个振动峰值;振动从隧道壁传至地面0 m时,软土内高频振动衰减较大,岩层内低频振动衰减较大;在地面传播过程中,对于软土地质,在15 m处出现振动放大现象;在30 m测试距离内,12.5 Hz以下的低频振动在两种地质条件下均衰减较小,在30 m处40 Hz以上的振动在两种地质条件下均衰减较大,此研究结果可为不同地质条件下地铁线路上部建筑减振及地铁线路规划提供参考。     

高架线减振轨道减振降噪效果测试与分析

通过对地铁高架桥上双层非线性减振扣件、减振垫浮置板、橡胶弹簧浮置板、钢弹簧浮置板轨道的现场振动和噪声测试,对高架线不同减振轨道结构的实际减振降噪效果进行分析和评价,分析了桥梁结构振动与辐射噪声之间的关系和不同减振轨道对减小桥梁结构辐射噪声的效果,可为今后的轨道减振设计提供借鉴,研究表明：相对于双层非线性减振扣件整体道床桥面,减振垫浮置板、橡胶弹簧、钢弹簧浮置板在1～80 Hz内VL_zmax的减振效果分别为10.2 dB,10.6 dB,11.8 dB;在1～200 Hz内VL_za的减振效果分别为10.3 dB,12.7 dB,12.6 dB;高架线的噪声源频谱是宽频的,在中心频率80 Hz和630 Hz处噪声出现明显峰值;桥梁结构辐射噪声以12.5～250.0 Hz低频噪声为主,桥梁结构辐射噪声可通过桥梁振动速度级或振动加速度级来计算;高架线采用减振轨道可减小桥梁结构辐射噪声,相对于双层非线性减振扣件整体道床桥面,减振垫浮置板、橡胶弹簧、钢弹簧浮置板在12.5～250.0 Hz内桥梁结构辐射噪声L_{Aeq, Tp}的降噪效果...     

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。     

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。     

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。     

成灌快铁线下桥式车站振动噪声实测与分析

以成灌快铁安德站为工程背景开展现场试验,实测了轨道梁、站台、候车大厅和办公室区域的振动加速度和声压,并对实测信号进行时域和频域分析。采用数值方法在频域内分析了轨道梁振动、桥墩动反力、站房振动和室内二次辐射噪声,并将计算结果与实测值进行对比。结果表明：当列车以速度190 km/h通过车站时,轨道梁振动的优势频段为40～80 Hz,竖向振动加速度峰值小于规范限值;办公室和候车大厅地面振动的优势频段为20～100 Hz,振级接近80 dB;站台处、办公室内和候车大厅内噪声的优势频段分别为300～2500 Hz、40～63 Hz和20～100 Hz,办公室内和候车大厅内的低频噪声远远超出身心舒适度限值;桥墩竖向动反力的优势频段为25～63 Hz,是引起办公室和候车大厅地面振动的主要原因;站房–土体耦合有限元模型和内部声辐射边界元模型可以较好地模拟站房振动及二次辐射噪声。     

地铁车轮多边形磨损对浮置板轨道振动特性的影响

车轮多边形磨损是地铁车辆运营过程中经常出现的现象,该现象易导致车辆和轨道结构发生异常振动。针对国内某地铁线路,在现场测试车轮多边形磨损状态基础上,通过测试对比有、无车轮多边形磨损的车辆通过地铁线路减振式钢弹簧浮置板道床段和非减振普通整体道床段时的轨道振动加速度,研究地铁车轮多边形磨损状态对轨道振动大小和减振特性的影响。结果表明：调查的地铁线路列车车轮存在13 阶～17 阶多边形磨损,其粗糙度平均水平为21.3 dB re 1 μm;当存在车轮多边形磨损的列车通过浮置板轨道时,钢轨、弹条、轨枕、道床、隧道壁测点的垂向振动加速度均方根值分别为105.09 m/s2、154.41 m/s2、13.04 m/s2、8.16 m/s2、0.028 m/s2,与无车轮多边形磨损列车通过时相比,振动水平分别增大了137.5 %、145.3 %、105.4 %、111.9 %、75.0 %。车轮多边形磨损对浮置板轨道的道床板及其以上部件振动水平的影响比对普通整体道床轨道的更显著,对浮置板轨道隧道壁振动的影响则小于对普通整体道床轨道隧道壁的影响。存在车轮多边形磨损的车辆通过浮置板轨道时,通过频率为61 Hz～104 Hz,易激发轨道的整体垂向弯曲共振模态,引起道床板振动幅值过大。在运行列车有、无13 阶～17 阶多边形磨损时,钢弹簧浮置板轨道减振量分别为29.33 dB和35.11 dB,车轮多边形磨损的存在降低浮置板轨道的减振效果。     

地铁车辆段周期性桩基础隔振效果研究

针对地铁车辆段及上盖建筑振动控制难题，基于周期结构带隙理论提出周期性桩基础隔振措施，通过开展行车条件下现场测试获得车辆段及上盖平台振动响应，以此为基础建立和校核动力有限元模型，并拓展建立上盖建筑振动计算模型，分析周期性桩基础对上盖建筑的隔振效果。研究发现：（1）实测振动向上盖平台传播分频衰减量约为20 dB～50 dB之间，上盖平台及建筑振动显著频段在25 Hz～50 Hz;(2)上盖建筑部分房间预测值超过限值3 dB～6dB，采用周期性桩基础后可实现设计带隙范围内63 Hz处最大9 dB的分频插入损失以及7 dB的最大Z振级插入损失；（3）周期性桩基础可有效控制上盖建筑10 Hz以下低频振动，最大可降低16 dB。研究成果可为车辆段及上盖建筑振动控制提供一种新的方法和某种地层条件下的具体设计参数。     

成都地铁钢弹簧浮置板道床减振性能分析

为评价成都地铁钢弹簧浮置道床的实际减振效果,选取线路条件基本相同的断面,分别对圆形盾构隧道直线段和曲线段的钢弹簧浮置板道床以及对应的普通整体式道床进行现场测试。在时域和频域内分析了钢弹簧浮置板道床减振段隧道壁垂向振动特性与实际减振效果。结果表明：（1）在圆形隧道直线段和曲线段中运用钢弹簧浮置板轨道均可对隧道壁振动起到很好的减振作用,隧道壁减振效果分别为22.16dB和19.15dB;（2）直线段和曲线段钢弹簧浮置板轨道的显著减振频率范围分布为25Hz~200Hz和40Hz~200Hz,但均在6.3~16Hz表现出振动放大现象。     

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。     

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。     

橡胶混凝土道床动力特性的足尺试验分析

随着大量地铁线路的开通运营,轨道振动问题日益受到关注。该研究针对橡胶混凝土道床,构建足尺试验平台。通过动力试验,对2%橡胶混凝土道床和普通混凝土道床进行频谱、振动加速度级、传递损失、插入损失、分频振级均方根差值等评价指标分析,得出以下结论：(1)橡胶混凝土道床的减振频段主要为1～63 Hz低频段;(2)1～200 Hz频段,采用橡胶混凝土道床的传递损失普遍大于普通混凝土道床;(3)1～100 Hz频段,采用橡胶混凝土道床的隧道壁插入损失普遍为正值;(4)对比橡胶混凝土道床和普通混凝土道床,隧道壁测点的分频振级均方根差值约1.9 dB。该研究为橡胶混凝土道床在地铁中应用提供了试验数据支撑。     

某博物馆的地铁所致振动过程及阻振控制研究

以成都某博物馆新馆为背景,对地铁运行所致振动在传播路径上的控制措施进行研究。结合现场实测数据,分别对隔振沟、隔振桩、波阻板的减振效果进行量化研究及参数优化分析,得出最优减振目标。结果表明：隔振沟深度对减振效果影响显著,随着深度增大其减振效果逐渐增强,且在高频段振动衰减尤为明显;隔离桩深度介于15 m～27 m之间时,其减振量达1.4 dB～3.3 dB;增大波阻板的厚度可以显著增强减振效果,其中3 m厚波阻板可减振3.2dB左右,该研究可为地铁致结构振动的过程阻振控制提供参考依据。     

基于实测频响函数列的地铁环境振动响应预测方法

针对地铁环境振动预测评价体系的施工设计阶段的预测,提出了一种通过隧道内脉冲激励实测地表系列频响函数的预测方法。将地铁环境振动预测问题转化为两部分:构建高精度车轨耦合解析模型求解作用于基底的频率力;隧道内进行脉冲激励实测隧道-土层系统的地表频响函数列。将两部分在频域内进行叠加运算求得地铁列车引起的环境振动响应,并形成科学的预测流程通过MATLAB程序实现。在18m埋深的隧道内部进行锤击实测地表频响函数带入预测流程进行地表振动响应预测,选取15号线类似条件地点的地表加速度实测数据进行对比验证,结果表明:预测结果和现场实测时域峰值均为0.02m/s2,振动主频均为30Hz~80Hz,1/3倍频程及Z振级也非常相近,预测精度及频谱特性良好。     

成都地铁钢弹簧浮置板道床减振性能分析

为评价成都地铁钢弹簧浮置道床的实际减振效果,选取线路条件基本相同的断面,分别对圆形盾构隧道直线段和曲线段的钢弹簧浮置板道床以及对应的普通整体式道床进行现场测试。在时域和频域内分析钢弹簧浮置板道床减振段隧道壁垂向振动特性与实际减振效果。结果表明:(1)在圆形隧道直线段和曲线段中运用钢弹簧浮置板轨道均可对隧道壁振动起到很好的减振作用,隧道壁减振效果分别为22.16 dB和19.15 dB;(2)直线段和曲线段钢弹簧浮置板轨道的显著减振频率范围分布为25 Hz～200 Hz和40 Hz～200 Hz,但均在6.3 Hz～16 Hz表现出振动放大现象。     

福州地铁运行引起的环境振动加速度预测分析

建立了车轨垂向耦合振动数值模型和隧道-土体有限元模型,总结了地铁沿线典型场地土分布,利用车轨垂向耦合模型获得振源加速度,通过隧道-土体有限元模型对福州地铁运行引起的环境振动加速度进行了预测分析。结果表明,福州市场地类别以II类和III类为主,环境振动加速度振级随着距离的增加呈减小的趋势,且III类场地低频成分更加丰富,可能引发频率相近的建筑物和精密仪器的共振;两种场地类型均存在一个振动放大区,且III类场地的振动放大区的幅度更大,范围更广;在一定的距离范围内,环境振动加速度主频体现了扣件轨道共振频率,对于加速度主频和2 Hz以下的低频振动,距离的影响不明显;环境振动加速度振级随着车速的增加而增大;载客量的增加仅有限的增大40 m范围内的环境振动;列车单线运行时引起的环境振动加速度振级比双线运行时有较明显的降低,且III类场地的降幅大于II类场地。     

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。     

地铁振动对既有砌体结构影响的试验研究

以某两栋砌体结构为工程实例,对上海某线地铁振动进行了现场实测,分别从振级和1/3倍频程振动加速度级两方面研究了地铁对建筑物振动的影响规律。测试结果表明：对两栋5层砌体结构,楼板振动沿层高呈增大趋势,顶层的竖向振级比底层大2~4dB,水平向振级比底层大6~7 dB,昼间时段中高峰期的三向振级均大于非高峰期的振级,同时昼间时段振级均大于夜间时段振级;房间中央的楼板振动大于墙边和楼梯楼面的振动;地铁对建筑物的振动主要为10~25Hz低频振动。