地鐵列車振動(dòng)環(huán)境響應(yīng)預(yù)測的人工單點(diǎn)列脈沖激勵(lì)方法研究.pdf

1、城市軌道交通正處于一個(gè)高速發(fā)展期，為了順應(yīng)快速到來的城市化進(jìn)程，各主要大城市均大力發(fā)展新型、快速、高效的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)體系。同時(shí)，地鐵列車運(yùn)行引起的環(huán)境振動(dòng)問題也越來越受到人們的關(guān)注，已經(jīng)出現(xiàn)了大量的沿線居民集體投訴的情況，一些精密儀器使用單位及古建筑保護(hù)單位也提出了嚴(yán)苛的要求。然而，現(xiàn)有的地鐵列車振動(dòng)環(huán)境影響預(yù)測與評價(jià)工作尚不能滿足實(shí)際工程的需要，尤其是預(yù)測的精度，凡涉及到評價(jià)受振敏感目標(biāo)的影響頻率及強(qiáng)度時(shí)，現(xiàn)行方法基本無法滿足高精

2、度的預(yù)測要求，這導(dǎo)致了許多軌道減振措施失敗的案例。因此，作者所在的課題組于2011年，提出了基于現(xiàn)場脈沖激勵(lì)的傳遞函數(shù)預(yù)測方法，以此滿足對受振敏感目標(biāo)進(jìn)行高精度振動(dòng)預(yù)測的要求。本文針對這一預(yù)測方法，進(jìn)行了全面、系統(tǒng)的研究。
　　本文依托國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“地下列車運(yùn)行引起環(huán)境振動(dòng)預(yù)測模型研究(No.51008017)”和“基于現(xiàn)場脈沖激勵(lì)的地鐵列車振動(dòng)環(huán)境影響預(yù)測模型研究(No.51278043)”，采用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、理論分析、數(shù)

3、值模擬和現(xiàn)場測試相結(jié)合的研究手段，提出了地鐵列車振動(dòng)環(huán)境響應(yīng)預(yù)測的人工單點(diǎn)列脈沖激勵(lì)方法，對其理論依據(jù)和操作流程進(jìn)行了深入而系統(tǒng)的研究。論文的主要研究工作和取得的成果如下:
　　(1)針對我國地鐵交通的高速發(fā)展引起振動(dòng)環(huán)境影響的若干問題，本文進(jìn)行了詳細(xì)地收集;并細(xì)致地總結(jié)了國內(nèi)外地鐵列車振動(dòng)預(yù)測評價(jià)手段及敏感受振體振動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)。
　　(2)在我校地下實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，通過脈沖激勵(lì)錘擊試驗(yàn)的方式，本文對自隧道壁拾振點(diǎn)至地表拾振點(diǎn)的振動(dòng)

4、傳遞特性進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)人工脈沖激勵(lì)產(chǎn)生的隧道結(jié)構(gòu)振動(dòng)幅值與地鐵列車運(yùn)行引起的振動(dòng)幅值處于相同量值范圍內(nèi)時(shí)，且在振源激勵(lì)點(diǎn)與隧道壁拾振點(diǎn)位于同一橫截面內(nèi)時(shí)，“隧道-地層”振動(dòng)傳遞特性與脈沖激勵(lì)振源的頻譜特性無關(guān)。
　　(3)采用理論分析手段，本文針對隧道內(nèi)不同類型的振源引起“隧道-地層”振動(dòng)傳遞特性之間的關(guān)系，進(jìn)行了推導(dǎo)分析。本文得到了一組振動(dòng)傳遞特性的預(yù)測公式，以此，應(yīng)用人工單點(diǎn)列脈沖激勵(lì)方式，可獲得“隧道-地

5、層”振動(dòng)傳遞特性，作為地鐵列車運(yùn)行時(shí)的“隧道-地層”振動(dòng)傳遞特性。經(jīng)數(shù)值試驗(yàn)分析及實(shí)際案例預(yù)測，基于這組預(yù)測公式的人工單點(diǎn)列脈沖激勵(lì)方法可以實(shí)現(xiàn)對受振敏感目標(biāo)，進(jìn)行包含頻響及強(qiáng)度在內(nèi)的高精度預(yù)測。
　　(4)本文針對不同的軌道型式、隧道結(jié)構(gòu)、土層組成、埋置深度和水平距離條件，進(jìn)行了多因素影響分析，得到了振動(dòng)傳遞特性預(yù)測公式中的校準(zhǔn)函數(shù)和隧道修建前后的振動(dòng)傳遞特性修正函數(shù)，以此確保人工單點(diǎn)列脈沖激勵(lì)預(yù)測方法的預(yù)測精度。
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