地鐵引起環(huán)境振動及房屋浮置樓板隔振研究.pdf

1、近來年，一方面，由于地鐵交通的大力發(fā)展，地鐵距建筑物越來越近，有的就在建筑物正下方運(yùn)行；另一方面，由于人們生活水平的提高、精密儀器的靈敏度和精度越來越高，對振動的限制越來越嚴(yán)格。因此，地鐵引起環(huán)境振動問題越來越突出，研究地鐵引起環(huán)境振動及隔振問題具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文結(jié)合同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的上海音樂學(xué)院擬建項(xiàng)目，對地鐵引起環(huán)境振動及房屋浮置樓板隔振等若干問題進(jìn)行了研究，主要包括以下幾個方面的內(nèi)容： 1.振

2、動對環(huán)境特別是對人的影響，不僅與振動強(qiáng)度大小有關(guān)，而且與振動的頻率、方向和暴露時間等有關(guān)，因此，研究了由加速度時程，獲得其對應(yīng)分頻值，即1/3倍頻程中心頻率對應(yīng)加速度值的方法。評價(jià)振動對環(huán)境的影響，必然需要一定的標(biāo)準(zhǔn)，因此系統(tǒng)研究了有關(guān)振動評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而提出頻域內(nèi)振動評價(jià)國家標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用方法。 2.列車運(yùn)行作用在軌道上的力可分解為常值的擬靜力和輪軌動接觸力，前者是由于列車重量引起，后者是由于道床不均勻、軌道不平順和車體自身振動等引

3、起。本文采用理論方法計(jì)算列車運(yùn)行引起環(huán)境振動的振源豎向振動加速度，并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)測值進(jìn)行比較分析，兩者基本吻合。列車引起環(huán)境振動的振源振動主要由輪軌動接觸力和軌道不平順引起，擬靜力引起的振動很小。 3.傳統(tǒng)的振動信號分析，一般采用Fourier譜分析方法，F(xiàn)ourier譜分析主要適用于線性平穩(wěn)信號，由于地鐵列車質(zhì)量和運(yùn)行速度等的不確定性、振源(列車-軌道-路基系統(tǒng))機(jī)理和振動傳播途徑(地基土等)的復(fù)雜性以及地面背景振動的干擾，

4、地鐵引起地面振動并非嚴(yán)格意義上的線性平穩(wěn)信號。利用適用范圍更寬，可用于非平穩(wěn)信號分析的正交Hilbert-Huang變換，對實(shí)際量測的地鐵引起地面振動信號進(jìn)行分析，研究地鐵引起地面振動的頻譜特性。并與Fourier譜進(jìn)行比較。利用Hilbert邊際譜計(jì)算分析純粹地鐵引起地面振動的頻譜特性。 4.基于有限元方法計(jì)算分析地鐵引起地面振動及其衰減規(guī)律時，考慮土體等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，受到頻率分布較廣及高頻振動激勵，將產(chǎn)生復(fù)雜的拍現(xiàn)象。采用多個控

5、制頻率來確定阻尼比，從而使振動在整個頻率范圍內(nèi)的阻尼比與事先確定的控制阻尼比之差滿足要求，進(jìn)而建立Caughey阻尼模型，利用該模型計(jì)算土體的動響應(yīng)，并與按Rayleigh阻尼模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明，按Rayleigh阻尼模型算得的系統(tǒng)振動響應(yīng)偏小。 5.比較利用平面和空間兩種模型計(jì)算框架結(jié)構(gòu)房屋在地鐵引起地面豎向振動作用下的響應(yīng)，兩模型的計(jì)算結(jié)果基本一致。為避免采用如“軌道道床-地基土-地面建筑物”等整體模型時，由于

6、地基土的復(fù)雜性和不確定性等所帶來的誤差，利用容易量測的地鐵運(yùn)行時地鐵隧道附近地面振動加速度時程，作為輸入激勵，計(jì)算比較在多種激勵、Caughey阻尼和Rayleigh阻尼模型情況下，結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)。利用國家標(biāo)準(zhǔn)及其前述應(yīng)用方法對地鐵引起房屋振動進(jìn)行評價(jià)，并考察行波效應(yīng)和兩種阻尼對計(jì)算結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)的影響。 6.對于地鐵引起的高頻振動，由單自由度入手，計(jì)算分析鋼彈簧隔振的特點(diǎn)。利用Caughey阻尼和Rayleigh阻尼模型計(jì)算地鐵