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。     

地铁车辆段不同区域振动特性对比分析

基于广州某车辆段的现场实测,分析了列车运行引起试车线、咽喉区、检修线区域的振动特性差异,总结了三类区域振源的衰减规律,并用统计学方法对比各组测试数据的离散特性,最后对车辆段内各区域进行了环境影响评价。研究结果表明:试车线引起地面垂向振动的主要频率为60～80 Hz,咽喉区地面垂向振动主要频率为50～60 Hz,库内检修线地面垂向振动主要频率为20～40 Hz;从各工况Z振级拟合曲线可以得出,试车线列车荷载引起的近地点振源强度最大,咽喉区次之,检修线最小;在咽喉区,相对于采用混凝土轨枕的轨道,采用聚氨酯轨枕的轨道引起地面振动明显增大且衰减较慢,轨道结构及道床应进行减振优化。按照GB 10070-88标准,试车线距振源5 m内的振动超过限值,咽喉区距振源10 m内的振动超过限值,而检修线在2.5 m外区域的振动均满足限值要求。     

地铁列车振动环境响应的无线传感器网络快速评定

地铁列车振动环境微弱响应的无线传感器网络测试需要mg量级的加速度测试精度,常规板载MEMS加速度传感器通常难以满足。采用低噪声运算放大器OPA4344与模拟/数字转换器QF4A512,将MEMS加速度传感器SD1221L-002量程限定在±0.2 g,同时采用进行信号转换与调理,达到了0.043 mg的加速度测试分辨率,满足了地铁列车环境微振测试要求。基于英特尔Imote2无线传感器网络硬件平台与嵌入式软件平台ISHMP Services Toolsuite,实现了地铁列车振动环境加速度测试专用无线传感器网络系统。基于Tiny OS开源操作系统,采用组件式结构程序语言nes C编写了嵌入式应用组件Vibration Level Calculation,实现了环境振级的嵌入式计算。应用该系统,对一地铁紧邻地下空间内地铁列车环境振动响应进行了实测。通过传感节点采集环境加速度信号,在传感节点Imote2主板内嵌入式计算振级,通过无线传输数据,在终端直接显示出测试环境振级分布。通过回溯存储于传感节点内三分之一倍频程中心频率上的振级数据,获得了各测点1/3倍频程。该系统实现了地铁列车振动环境响应的快速评定。     

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。     

京津城际铁路桥墩基础场地振动测试与分析

为确定京津城际铁路地震预警系统地震仪的触动阀值,在高速列车通过时,对京津城际铁路桥墩基础场地进行了振动测试,并采用最小二乘法及频谱分析获得了桥墩附近场地的振动加速度衰减规律及其频率特性。结果表明,振动加速度幅值在距离桥墩10 m范围内衰减很快,且垂直向衰减比水平向快,超过10 m范围后,衰减变缓,水平向与垂直向的振动幅值衰减接近;在桥墩附近,加速度水平向及垂直向主振频率分别为37 Hz和41 Hz,远高于理论预测值;距桥墩70 m处安置的地震仪不会被触发。     

无碴轨动车组运行引起的场地振动试验研究

为研究场地振动加速度衰减特性,对我国首条无碴轨道试验段—渝遂铁路的CRH2动车组运行的场地振动进行了实测。基于最小二乘法,拟合了场地竖向加速度振级的一阶指数和二次多项式衰减经验公式后分析表明:一阶指数函数衰减模型更符合实际。应用正交经验模式分解法和Hilbert变换对场地竖向振动加速度信号进行频谱分析,得到了振动信号的Hilbert边际谱;对比分析表明:Hilbert边际谱较Fourier谱能更好地反映动车组引起的场地振动信号的频谱特性。     

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。     

铁路环境振动对厂房内精密仪器的影响分析

以龙烟铁路沿线厂房内的精密仪器为研究对象,利用有限元法,建立轨道-桥梁及桥墩-基础-土体计算模型,计算货车在不同运行速度下引起的大地振动响应,得出振动加速度、速度及位移沿距离的衰减规律,分析铁路环境振动对铁路沿线厂房内精密仪器的影响。研究表明：列车速度对振动响应的影响较大,速度越高,地面上相同位置上的振动响应越大;振动加速度、速度和位移沿距离的衰减特性基本一致,呈现指数曲线的衰减规律;若不考虑精密仪器的自身隔振能力,两列货车以120km/h和100km/h的速度在精密仪器附近交会时,加速度、位移及y方向的速度预测值满足仪器振动限值要求,x和z方向的速度预测值超出了仪器振动限值要求;考虑精密仪器自身基础的隔振能力后,振动预测值均满足仪器振动限值要求。     

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。     

地下高铁致结构振动全过程分析及隔振支座减隔振性能研究

地下高铁运行引起的振动通过周围地层传播会导致附近地下结构以及地上邻近建筑的二次振动,从而影响周边环境及建筑物的使用性能.以某商业综合建筑为背景,结合相关参数及现场实测数据建立"隧道—土体—建筑底板—上部结构"全过程三维有限元分析模型,计算地下高铁运行时结构振动响应.结合振动控制标准进行评估,并针对竖向隔振支座的减隔振效...     

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。     

爆破拆除楼房时塌落振动的预测

从十余栋楼房塌落振动综合实测中可见,峰值振速总是由楼房倒塌触地的姿态所决定,即可能发生在后支撑爆破楼房下坐、切口闭合或翻倒触地时,且峰值也不尽相同。由此,在量纲分析中引入重心下落高度,分别建立了楼房下坐、楼房切口闭合冲击和建(构)筑物整体翻倒触地振动的峰值振速经验公式,阐述了相应的楼房、建(构)筑物不同塌落振动原理,并从案例实测振速对数图峰值最大包络线中,摄取公式待定参数Kt、β,由此分别提出对应的峰值振速算法的计算公式,并阐明参数的物理意义和取值。预测地点振速可先按结构选取,高大烟囱、现浇剪力墙(包括前跨现浇剪力墙的框剪结构及13层以上的单向倾倒现浇框剪结构的前方预测点)的塌落峰值振速,选取算法(3)计算峰值振速。框架和其他框剪楼房塌落振动的峰值,可按触地姿态选取算法(1)和算法(2)计算,并选取算法中的较大计算值为预测的峰值振速。由于补充了算法(1)和算法(2),综合算法正确地反映了形成峰值振速的楼房触地位置和撞地冲击时重心改变的高度,因此振动原理较明确,由此提高了预测塌落振动的针对性和准确性。并结合观测实例进行了公式验证,证明了公式的合理性。     

市内复杂环境下大药量爆破降振及振动监测分析的研究

在周边高楼林立,人员密集,车流量大的环境下进行地基与地下车库大爆破开挖,对周边建筑进行爆破振动实时监控,并对所监测的振动数据进行分析。发现：爆区周边各测点峰值较小（小于1cm/s）,不会对周边结构造成危害;同等水平高度下,东西方向（纵向）测点各相关量（爆破振动峰值、持时、主频和信号能量）均高于南北方向（横向）测点各相关量;纵向测点频谱能量分布比横向测点频谱能量分布更为集中,各测点竖直向振动信号能量主要集中在3.90625-62.5Hz范围内。爆破振动在高楼楼层之间传播时,随着楼层高度的增加,竖直向爆破振动峰值和信号响应能量增大,信号频谱能量分布更加集中,顶层振动峰值约为底层振动峰值的2倍,顶层信号响应能量约为底层信号响应能量的3倍     

楼顶建筑设备隔振改造

提出钢架"浮筑"隔振改造新技术,对设备实行隔振,支撑点为结构梁柱,有效避免传统隔振方法支撑点为楼面的缺陷并已有成功隔振案例。实际运行及实测结果均表明,该技术能有效地起到隔振降噪作用,有推广使用的价值。     

一种准零刚度车载隔振系统的设计与试验研究

针对车辆行驶工况环境以及振动频率,研制了一种空间占比小、安装方便的准零刚度(quasi-zero-stiffness,QZS)车载隔振系统。将垂向弹簧与两个对称的负刚度结构并联,负刚度机构用于刚度校正,通过静力学特性分析,初步确定了系统在平衡位置具有准零刚度的参数条件,在推导中引入了加工误差系数,分析了加工误差系数对系统准零刚度的影响机理。建立了系统非线性动力学方程,采用平均法求解了系统在车体简谐位移激励下的动力学响应,分析了系统参数和激励幅值对位移传递率的影响。在此基础上,设计制作了准零刚度隔振系统,进行了不同激励幅值、激励频率下的测试,得到了实测的位移传递率幅频响应曲线,并与理论计算结果进行了比较。另外,还通过TruckSim/Simulink联合仿真进行了车载随机激励工况仿真分析。研究表明,试验与理论结果吻合较好,验证了准零刚度隔振系统理论建模和分析方法的正确性。准零刚度的起始隔振频率在1.4 Hz左右,优于线性系统的起始隔振频率2.9 Hz。与车体相应相比,隔振后的位移响应均方根值降低80%以上,加速度均方根值降低90%左右,且稳态时准零刚度隔振系统的稳定性较好,具有良好的隔振性能。     

某地铁U型梁结构辐射噪声分析预测及其降噪研究

城市轨道交通成为人们出行的主要交通方式,轨道交通噪声产生的问题有待解决。文章以某城市地铁线路为研究对象,现场实测列车经过时产生的振动和噪声,主要分析U型梁振动产生的低频结构辐射噪声并建立声学预测模型。在分析实测数据同时对减振降噪措施效果进行了分析,由于结构辐射噪声主要在低频段,故振动分析频段为 4~200Hz,结构辐射噪声分析频段为20~200 Hz。结果表明,梁体振动与辐射噪声有很强的关联性,变化规律基本一致;安装钢轨波导消振吸声器前后,底板振级和辐射声压级都降低5~8 dB左右,有明显减振降噪作用;U型梁结构振动的辐射噪声在梁体周围的传播有很强的指向性,梁体正上方与正下方声压级最大,但腹板外侧声压级相对较小。     

爆破振动作用下单层砖混房屋结构的动态响应

以单层砖混房屋为研究对象,应用有限元软件ANSYS建立了单层砖混房屋的数值模型。将实测地震波输入模型,分析了地震波引起的房屋结构的位移特征。根据小波包原理分析了实测房屋框架柱频域能量,构造了3种谐波加载到房屋模型,研究不同频域下房屋结构的速度响应。计算结果表明,单层砖混房屋的底部与顶部位移较大,门窗附近位移较为明显,框架柱顶端位移最大。实测发现,地基和建筑各结构能量大部分集中在7.81~37.50 Hz。构造了5、10、25 Hz 3种频率的地震波,加载到模型后发现,在高频爆破振动下,单层砖混房屋后山墙较前山墙受爆破振动影响较大;门窗与框架柱之间容易产生超越安全允许振速的情况;分析了后山墙左侧窗上带测点的频域分布,发现频带能量主要分布在0～15.63 Hz区间。     

高速铁路高架桥周围场地振动反应谱分析EI北大核心CSCD

基于达朗贝尔原理、无限周期结构理论以及具有完全匹配层的薄层法-容积法建立了高速列车-周期性桥梁结构-群桩基础-地基土动力相互作用耦合模型,提出了一种半解析-半数值方法以预测和评价高架轨道交通引起的周围场地振动,并对该方法进行了程序实现及有效性验证。进一步提出了场地振动反应谱的概念,并通过算例分析了不同行车速度、场地卓越周期以及地表不同接收点的场地振动反应谱特性,进而得到高速铁路周围环境振动基于规范容许值的阈值范围。研究结果表明,场地地面不同接收点的垂向位移最大值和振级响应均随场地卓越周期的增大而呈增大的趋势,但振级响应在局部位置处出现了放大现象;以地面位移最大值为指标的场地振动反应谱能反映振动的变化速率,而以总体振级VLz为指标的场地振动反应谱则能反映场地卓越周期、与桥墩中心线距离以及行车速度对场地振动响应的局部特性,因此在场地反应谱中对评价指标的选取应综合考虑。本文所提出的场地反应谱和振动阈值图不仅可以为拟建构筑物提供满足不同振动限值所需的距离参考,而且可以为既有构筑物受到的高架轨道交通环境振动影响进行评价。