高架路交通誘發(fā)振動與建筑物減振控制方法研究.pdf

1、快速發(fā)展的城市高架路交通在有效地緩解了人們出行壓力的同時，其誘發(fā)的環(huán)境振動問題也日趨嚴重。環(huán)境振動不僅影響人們的日常工作和生活，而且對建筑物的安全等方面也造成一定的影響。本研究對國內(nèi)典型高架路交通及其沿線建筑物環(huán)境振動進行了大量實現(xiàn)場測，并系統(tǒng)地進行了分析；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)外有關(guān)研究成果，從高架路交通的振源問題入手，系統(tǒng)地研究了車輛-橋梁耦合系統(tǒng)的振動特點、傳播與衰減規(guī)律以及沿線建筑物的振動反應(yīng)規(guī)律；針對建筑物的環(huán)境振動問題，發(fā)明了

2、相應(yīng)的豎向減隔振裝置，并對之進行了試驗研究、理論分析和數(shù)值模擬。 1．高架路交通振動的實測研究。對北京、廣州、深圳等城市的多處典型路段及建筑物的環(huán)境振動進行了大量的現(xiàn)場實測及其傳播和衰減規(guī)律分析，掌握了高架路交通振動的主要振源特點，振動傳播特性及建筑物的反應(yīng)特征；在分析實測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了階差振動是影響高架路交通振動的重要因素和復(fù)雜高架交通是影響建筑物振動的主要因素的觀點；結(jié)合現(xiàn)場實測，提出了數(shù)據(jù)處理和現(xiàn)場實測中如何去除本底

3、振動和判斷是否需要考慮本底振動的方法。 2．路面不平度的實測和數(shù)值模擬。對北京城區(qū)主要環(huán)路進行了大量現(xiàn)場實測和分析，提出了一種通過國際平整度指數(shù)(IRI)推導(dǎo)路面不平度的方法，為車一橋動力學(xué)研究提供了獲得理想路面不平度的又一途徑，并得到了市內(nèi)主要高架路段的路面等級為A級的評定結(jié)果。 3．車-橋耦合系統(tǒng)的豎向振動研究。建立了2軸、3軸和4軸車的1/2車模型，并針對兩端彈性支撐(考慮支座和橋墩及地基土的柔性)簡支梁進行了豎向

4、耦合振動分析；對二種典型的階差(伸縮縫、減速振動標志)振動的研究表明，對于A級路面，階差對環(huán)境振動的影響大于路面不平度的影響。 4．環(huán)境振動傳播過程中地表振動異常區(qū)的研究。通過大量的數(shù)值模擬，探討了不同地表及地下構(gòu)造對振動傳播的影響，基本上明確了城市區(qū)域內(nèi)存在環(huán)境振動異常區(qū)，即在該區(qū)域內(nèi)會出現(xiàn)振動局部放大的機理，并得到了隨著地面硬化程度增大地表振動趨于增強和擴展基礎(chǔ)比樁基礎(chǔ)引起的地面振動強的結(jié)論。 5．建筑物環(huán)境振動的數(shù)

5、值模擬。分析了不同層數(shù)的框架和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)振動過程中結(jié)構(gòu)特性與環(huán)境振動頻譜特征的內(nèi)在聯(lián)系，結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)的豎向振動基本上是以其豎向基頻成分為主，而水平振動則需要考慮結(jié)構(gòu)的前幾階頻率與環(huán)境振動卓越頻率之間的關(guān)系。 6．新型豎向減隔振裝置研究及其工程應(yīng)用模擬。根據(jù)建筑物環(huán)境振動以豎向振動為主的特點，發(fā)明了兩種不同構(gòu)造的碟簧—鉛剪切阻尼器豎向減隔振裝置。這兩種裝置構(gòu)造簡單，尺寸較小且剛度和阻尼都易于調(diào)整。數(shù)值模擬和試驗研究表明，兩種

6、裝置的滯回曲線形狀飽滿，耗能性能良好。將其與水平隔震支座組合形成三維隔振(震)支座，探討了豎向減隔振裝置在環(huán)境振動和地震動作用下的隔振(震)效果。研究表明，豎向減隔振支座對豎向環(huán)境振動有很好的隔振效果，對地震動也有一定的隔震效果。 7．顆粒阻尼技術(shù)的初步探索。提出了建筑物應(yīng)用顆粒阻尼的減振控制方案(包括顆粒阻尼材料的選擇及其在建筑物內(nèi)可能的安裝位置的確定等)，并通過振動臺試驗，對顆粒阻尼技術(shù)的振動控制效果和機理進行了初步地探索。