地鐵列車運(yùn)行誘發(fā)的振動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響研究.pdf

1、伴隨國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的迅速崛起和城市規(guī)模的日益擴(kuò)大，城市軌道交通日益成為解決城市交通擁堵問題的首選之策。地鐵以其便利高效、舒適安全、空氣污染小等優(yōu)勢(shì)，得到迅猛發(fā)展。但與此同時(shí)，地鐵運(yùn)營(yíng)誘發(fā)的振動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響也越來越成為人們所普遍關(guān)注的問題之一，眾多事實(shí)證明，部分地鐵線路對(duì)人體的身心健康、建筑物的結(jié)構(gòu)安全及對(duì)精密儀器的正常使用都產(chǎn)生了很大的影響。是以，不能輕視地鐵運(yùn)營(yíng)中產(chǎn)生的振動(dòng)污染。研究地鐵誘發(fā)的大地振動(dòng)傳播規(guī)律和建筑物的振動(dòng)響應(yīng)情況對(duì)地鐵建設(shè)

2、和減振降噪設(shè)計(jì)有著非常重要的意義。
　　本文以某市地鐵三號(hào)線地質(zhì)勘查報(bào)告為依托，通過建立三維有限元模型，數(shù)值模擬和理論分析研究了軟土基中地鐵振動(dòng)的傳播衰減趨勢(shì)，以及振動(dòng)對(duì)建筑物的影響。本文圍繞以上主要內(nèi)容，進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究。
　　利用連續(xù)彈性基礎(chǔ)雙層軌道梁模型結(jié)合MATLAB軟件，采用快速傅立葉變換法求解作用于隧道基底的激勵(lì)載荷，將其施加到三維仿真模型分析地鐵引起的振動(dòng)傳播。
　　采用仿真分析軟件ANSYS建立“土

3、層-隧道”三維仿真模型，模擬自由場(chǎng)地表面在列車激勵(lì)載荷作用下的振動(dòng)響應(yīng)，分析比較了不同列車時(shí)速、不同隧道埋深、不同軌道不平順等級(jí)等工況下，距振源不同間距的地面點(diǎn)的振動(dòng)傳播和衰減規(guī)律，得到一些結(jié)論。地面點(diǎn)的振級(jí)隨與振源間距的增大而下降，并在距振源一定間距處會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)放大現(xiàn)象，這主要是受到地質(zhì)狀況、激振頻率、埋深等的綜合影響。在傳播過程中，高頻振動(dòng)比低頻振動(dòng)衰減的快。
　　地鐵振動(dòng)響應(yīng)存在一臨界速度，當(dāng)運(yùn)行時(shí)速小于臨界速度時(shí)，地鐵引起

4、的大地振動(dòng)響應(yīng)隨著時(shí)速的上升而增強(qiáng)，但當(dāng)列車時(shí)速大于此臨界速度時(shí)，振動(dòng)響應(yīng)隨著時(shí)速的上升而減弱。
　　地面點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)隨隧道埋深的加大而減弱；隨線路不平順等級(jí)的降低而增強(qiáng)。
　　雙線并行區(qū)間隧道列車同時(shí)通行引起的自由場(chǎng)地表面振動(dòng)規(guī)律同單線隧道列車通行引起的基本一致，前者振動(dòng)強(qiáng)度略大于后者。隨著兩并行區(qū)間隧道中心間距的增大，振動(dòng)逐漸減弱，但由于振動(dòng)反彈區(qū)位置有所改變，部分地段振動(dòng)隨間距的增大而增強(qiáng)。
　　通過有限元軟件

5、ANSYS建立“土層-隧道-建筑物”三維一體模型，采用瞬態(tài)計(jì)算模塊，計(jì)算分析了不同列車時(shí)速、不同隧道埋深、建筑物距隧道中心不同距離等工況下建筑物各樓層的振動(dòng)響應(yīng)情況，得出了建筑物各樓層在地鐵列車激勵(lì)荷載作用下的振動(dòng)傳播和衰減規(guī)律。地鐵運(yùn)行誘發(fā)的上部結(jié)構(gòu)的豎向振級(jí)大體上隨樓層的增大而增強(qiáng)，但各樓層間差值不大，表現(xiàn)為整體運(yùn)動(dòng)；樓層的振級(jí)隨地鐵運(yùn)行速度的提升而增強(qiáng)；隨隧道埋深的加大而減弱；隨建筑物與振源間距的增加而減弱，但在距隧道中心一定位置