直立式混凝土落地声屏障振动放大效应

以普速铁路路侧落地安装直立式混凝土声屏障为研究对象,利用原位试验方法研究了列车运行下屏障板水平及竖向加速度时程和频谱特征,结合悬臂板理论模态分析了屏障板相对其基础的振动放大效应及机理。结果表明,钢轨-轨枕-道床-声屏障基础振动递减,屏障板较其基础加速度平均放大2倍,振级平均增大6 dB,道床和基础竖向振动卓越频率为63.5 Hz,水平向放大显著频段为6~8 Hz和40~50 Hz,竖向放大显著频率为63.5 Hz和160 Hz。理论模态分析显示,屏障板水平向前2阶自振频率为7 Hz和46 Hz,竖向1阶自振频率为170 Hz,说明水平放大效应与其前2阶自振频率相关,竖向放大效应与其1阶自振频率和基础激励频率相关。将屏障板振动响应估算简化为地基土-声屏障动力相互作用耦合振动模型,以考虑其受地基激励强迫振动和自由振动双重影响是合理可行的。

粘弹性土层中竖向振动放大系数的研究

从Biot理论和孔隙流体均一性的概念出发,研究了单层土中饱和度、土的性质、土层厚度和加载频率对竖向振动放大系数函数的影响,得出了在不同条件下的数值解。给出了数值算例并进一步研究了饱和度、粘弹性系数、土层厚度以及频率对放大系数的影响。从研究结果中可以看出,饱和度、粘弹性系数、土层厚度等对粘弹性土层中竖向振动的放大系数影响程度各不相同,有一定的工程意义。

基于车辆振动放大响应的连续梁桥频率识别研究

以过桥车辆作为桥梁动态特性的信息载体,结合快速傅里叶变换(FFT)得到的桥梁频率易受车辆频率的掩盖作用,导致桥梁频率的峰值较小,通过在量测车上安装一个质量较小,刚度易调节的振动放大器,可以明显地增强桥梁频率的可见性。以1座三跨连续梁桥为例进行计算,分析车速、路面粗糙度、桥梁阻尼对频率识别的影响,鉴于双轴车良好的稳定性,设计了一种安装于双轴车的双轴振动放大器。结果表明,较高的车速对频率识别不利;在考虑A级路面粗糙度的影响下,无法识别出桥梁频率,但通过增加一辆伴随车辆激励桥梁,可使得桥频清晰可见;随机交通对桥梁频率的识别有促进作用;由于桥梁阻尼的耗能作用,桥梁频率的加速度峰值会大幅降低,此时,振动放大器仍然有效;使用双轴振动放大器同样能较为精确地识别出桥梁前三阶频率,桥频加速度峰值的增加效果明显。

地铁运行引起地面局部振动放大现象的数值分析

以南昌地铁一号线穿越的土层为研究对象,建立轨道—隧道—大地的三维有限元模型,施加粘弹性人工边界,从隧道埋深,场地土层弹性模量等角度分析了由地铁运行所诱发的地面振动的传播规律。研究表明:地面振动的衰减并不是随着与隧道中心距离的增加呈严格意义单调递减,而是距离线路某一范围内存在一个振动放大区。隧道埋深越深,振动放大区出现在距离隧道越远的位置,而且振动放大区出现的次数会增加;土层越硬振动放大区越靠近隧道,振动放大区出现的次数会越多。振动放大区第一次出现在距离隧道约20 m^30 m处,振动反弹量比较大,被放大频率带主要分布在6 Hz^28 Hz,其中8 Hz^12 Hz最为集中,如果侵入建筑群,需特别关注。第二次第三次振动反弹量小,重视程度可以放宽。

基于视觉振动放大技术的风电机组塔架固有频率测量

介绍了视觉振动放大技术原理。为了进一步验证视觉振动分析技术测量频率的精度,在航天标准化研究院力学实验室利用电磁振动台进行了精度试验,验证了视觉振动分析系统的频率测量误差小于1%。采用该技术对某风电主机厂商生产的750 kW、2 MW、6 MW三种型号风电机组塔架进行了固有频率测量,通过与风机设计的一阶固有频率相比较,验证了采用视觉振动放大技术测量风电机组固有频率的可行性,为处于1 Hz以下超低频范围内风电机组的固有频率测量和监测提供了更为可靠和便捷的方法。

爆破振动在岩质边坡坡面的放大机制研究

岩质边坡坡面的爆破振动放大现象,影响着边坡爆破振动监测及安全评价的准确性。采用数值模拟方法,研究了边坡坡面的振动放大现象,基于结构动力学原理,根据振型分析理论揭示了边坡坡面振动放大机制。数值模拟结果表明:边坡振动放大现象主要发生在台阶坡顶线附近区域,受台阶突出物几何尺寸及岩体物理力学参数的影响,随着平台宽度增大、台阶高度减小、台阶坡比减小以及岩体工程质量等级的降低,台阶坡顶线位置振动速度峰值相对于台阶坡底线位置的振动放大现象逐渐显著,但第一主应力分布与振动速度峰值分布规律相反,因此为了更准确地进行爆破振动安全评价,建议将监测点布置于台阶坡底线位置。振型分析结果表明:台阶突出物的低阶振型中坡底线位置与坡顶线位置的振动速度峰值之比随着台阶几何尺寸及物理力学参数的变化规律与数值模拟计算结果一致。由此可见:边坡坡面的振动放大效应主要由台阶突出物几何尺寸及岩体物理力学参数决定的低阶振型控制。

液体对微振动的放大效应

根据表面波声光效应的原理,实验上建立了固体表面微振动的激光衍射测量系统.当激光斜入射到微振动引起的液体表面波上,观察到了清晰、反衬度非常高的衍射图样.利用MATLAB软件对拍摄的衍射图样进行扫描,得到了衍射光斑的光强分布图,并根据衍射图样宽度与表面波振幅的解析关系式,求出了液体表面波的振幅,其大小在微米量级.改变样品池中液体的深度,测得不同深度下液体表面波的振幅,给出了表面波振幅与液体深度之间的解析关系,并发现了液体对微振动的放大效应.利用液体对微振动的放大效应,求出了固体表面微振动的振幅,实现了固体表面微振动的探测.

晃动的流体对渡槽结构振动的抑制与放大效应

对渡槽结构横向流-固耦合动力特性及其幅频响应特性进行了较为详尽的分析,分析表明:①结构体系存在二个横向振动固有振动频率ω1、ω2,当系统以较小的频率ω1(同相位频率)振动时,结构振动的方向与流体的晃动方向一致;当系统以较大的频率ω2(异相位频率)振动时,结构振动的方向与流体的晃动方向相反。②当外动力荷载的频率(或卓越频率)与ω1(或ω2)接近时,结构体系会发生共振反应,流体对结构振动会产生放大效应。③渡槽结构体系还存在一个特殊的振动频率ω3,当外动力荷载的频率(或卓越频率)与ω3接近时,晃动的流体对结构起到减振的作用。④渡槽内的流体质量可以分为固定质量与晃动质量两部分,其中固定质量会加大结构顶端的动力惯性反应,可能会对结构安全构成不利影响。

地铁致地面振动舒适度评价与放大区振动分析

为提高地铁沿线新建建筑物的舒适度,有必要在开发前对地面进行地铁车致振动测试与舒适度评价,并将地铁振动激励考虑到拟开发建筑的设计中。文中选取上海某地铁运营线正上方待开发地块进行振动测试,采用加速度时程和频谱分析对地铁致振动的传播规律开展了研究,并利用Z振级、1/3倍频程和四次方振动计量值对区域内竖向振动进行了评价。分析表明,随着测点与轨道距离的增加,三向加速度整体呈衰减趋势。距离轨道水平距离40~50 m处有竖向振动放大区,其Z振级放大效应大于加速度放大效应,Z振级值最高达79.4 dB,放大区内1/3倍频程评价在12 Hz附近均超限,应对放大区内结构采取相应的振动控制措施,提高其舒适度。研究结果可为地铁运行所致振动传播规律分析、新开发建筑的振动控制设计提供基础数据。

一种共振频率可调的振动放大器设计

采用电磁振动台开展结构疲劳试验研究时,常会遇到高频激振能力不足的问题,为此本文设计了一种融夹持与放大于一体的共振频率可调的振动放大器。首先,通过构建振动台-振动放大器-试件系统的动力学模型,分析振动特性并揭示了振动放大器的放大原理;然后通过三维辅助设计建模完成了振动放大器的结构设计,并结合有限元分析对振动放大器有效性进行验证;最后通过对比试验验证得到,该设计可以有效覆盖试件目标振型所对应的固有频率,并显著提高振动台的激振能力。

高频振动能量放大装置的优化设计与实验研究

为了提高高频振动时效消除残余应力的效果,优化设计一种高频振动能量放大装置。采用正交实验法结合ANSYS有限元软件,以振幅放大倍数和振幅均匀性评价因子为目标函数,结构尺寸参数为设计变量,对高频振动能量放大装置进行优化设计。通过实验研究高频振动能量放大装置的应用对高频振动时效消除AISI 1045钢淬火试样残余应力的影响;结果表明:高频振动能量放大装置的振幅放大倍数可以达到7.30、振幅均匀性评价因子可以低至0.68;高频振动能量放大装置能够显著的放大电磁式激振器的输出振幅,同时能够输出相对均匀的振幅;高频振动能量放大装置的应用显著的提高了高频振动时效消除残余应力的效果;基于正交实验法结合ANSYS有限元软件进行高频振动能量放大装置的优化设计,可以减少设计方案的数目,提高设计的效率,具有工程应用价值。

轨道交通引起沿线砌体结构振动局部放大分析

随着轨道交通行业的快速发展,轨道交通对沿线砌体结构的振动影响愈发显著,并存在振动局部放大的现象。通过建立车辆-轨道-隧道-地层-砌体结构耦合动力学模型,结合砌体结构模态分析,对某地铁线路临近1~6层砌体结构进行分析。结果表明:①当列车车型采取B型车、运行速度为60 km/h时,沿线低层(1~2层)砌体结构受地铁运行影响较小,较高层(3~6层)砌体结构出现振动响应放大现象;当砌体结构总层数为3~6层时,水平向振动加速度均在第2层取得最大值,第1层取得最小值。②从砌体结构模态分析结果来看,2~6层均在特定层数出现振动响应放大,且不同层数出现响应放大的振型频率范围在23~46 Hz之间,1层结构响应放大不明显。③砌体结构出现振动响应放大现象的振动频率与结构自振频率基本一致,且在此频率下,列车激振造成的楼层响应放大现象与自振模态中振动最大值出现的层数也基本一致,故列车荷载诱发砌体结构本身的自振,从而产生振动响应放大现象。

FGZ-1F型振动放大器修理技术研究

通过分析FGZ-1F型振动放大器各电路模块原理,列举了其常见故障及排故思路,可为同类型产品的修理排故提供参考。

地铁车辆段上盖框架-核心筒结构车致振动试验研究

随着城市土地资源日益紧张,地铁车辆段上盖物业开发受到了许多开发商的青睐。然而,由于地铁上盖建筑的位置特殊,盖下地铁运行产生的振动可能造成上盖建筑的舒适度较差,给居民的生活和工作带来一定影响。因此,有必要对地铁车辆段上盖建筑的地铁致振动进行研究分析。本文选取上海徐泾车辆段上盖框架-核心筒结构办公楼进行振动响应测试,分析了结构内不同楼层的振动加速度变化和频谱规律,并利用Z振级、三分之一倍频程对不同楼层的竖向振动进行了评价。分析表明,随着楼层高度的增加,三向加速度整体呈衰减趋势,4~8 Hz的低频振动分量不断增加。竖向加速度放大较水平向加速度放大更明显,高楼层Z振级也出现放大效应,且多数工况18层Z振级大于1层Z振级。在三分之一倍频程评价中,13层和18层在4 Hz附近超限或接近限值,其他盖上测试楼层未出现超限现象。在设计中应关注盖上结构高楼层的振动情况,提高其舒适度。本研究结果可为地铁车辆段上盖框架-核心筒结构的设计提供数据支撑。

弹体结构局部响应放大的现象研究

针对弹体装药安全性问题,开展弹体侵彻混凝土靶过程中装药动态响应机理的研究。结合实际弹体结构的典型特征,建立了含间隙结构装药非线性响应理论模型,通过理论分析计算揭示不同间隙或不同载荷频率下结构的局部响应放大现象;采用有限元数值模拟方法验证理论计算结果的正确性;设计了振动台试验进一步验证理论与模拟仿真的结果的真实性。通过理论、数值模拟与实验相结合的方法,研究了低强度载荷作用下装药点火与起爆现象的内在机制。研究结果表明弹体在逐层侵彻多层混凝土靶时,弹体结构产生的振动对弹体力学响应、装药安定性有着较大影响,弹体结构存在一定的振动响应放大现象。

基于MAX038的振动速度放大器试验器的设计

发动机振动速度监测系统是实时监测发动机工作情况的重要仪表系统,其可靠、稳定的工作对飞行安全有重要作用。根据外场数据统计,发动机振动速度监测系统的主要故障部件为振动速度放大器。在深入分析测试需求的基础上,借助MAX038芯片的性能特点,提出了一种基于该芯片的振动速度放大器试验器设计方案,并给出了原理电路。经应用表明,该试验器能够满足部队测试需求,同时具有结构简单、成本低、体积小等特点,有很高实用价值。

地铁交通引起的环境振动的实测与分析

本文根据现场实测数据,对某地铁交通1号线沿线典型区段引起的环境振动实况和振动特性及传播规律等进行了分析研究。结果表明,地面振动Z振级主要由测点到轨道中心的水平距离决定,并且在离开地铁隧道中心线一定距离范围内,地面振动Z振级存在振动放大区。此外,本文还根据实测资料和现有研究成果提出了该地铁1号线引起环境振动Z振级的统计回归公式。该式从数学表达式的角度反映了振动信号的放大效应,可为预测或估计地铁运营诱发的环境振动提供参考。

地铁交通引起地面振动的实测与分析

根据现场实测数据,对某地铁1号线沿线典型区段地铁引起的地面振动实况和振动特性及其传播规律等进行了分析研究。结果表明:地铁诱发地面振动的振级主要由测点到轨道中心的水平距离决定,并且在离开地铁隧道中心线一定距离范围内,存在一个振动放大区;地面振动存在一个主要的响应频带,在此范围内的建筑物若其自振周期处于这一频带,则会受到地铁交通的显著影响。此外,还对地面振动实测资料进行评价分析,为评估地铁运营诱发的环境振动与城市规划设计提供参考。

地铁列车进出站相邻地下空间振动烦恼率评价

地铁列车进出站引发相邻地下空间振动影响不容忽视，基于烦恼率模型可对该振动环境中人体舒适度做出定量评价。以紧邻地铁车站的某大型地下空间为例，基于Imote2无线传感器网络平台，对地铁列车进出站阶段该地下空间楼层Z向振动加速度进行了实测，获得了时、频响应，并对响应特性做出了分析。基于计权振动加速度谱，计算得到了不同区域条件下的最大烦恼率，据此对测区设计使用条件做出了评价。结果表明：列车减速进站时相邻地下空间振动响应较大；测试区域不宜设计为人体舒适度要求较高的I类区域，但可以设计为Ⅱ～Ⅳ类区域；弹性波在地下空间楼层内传播过程中，出现了振动放大区即烦恼率回弹区，实际使用中，应对该局部回弹区域加以规避，以降低其对人体舒适度及健康的不利影响。

地铁线邻近建筑物振动特性及参数影响分析

建立了车辆-轨道-隧道及大地-房建结构空间耦合动力学模型,通过子模型间的相互作用关系实现了车辆、轨道、下部基础及房建结构的空间耦合振动分析,并通过相关现场调研和测试验证了模型的可靠性,分析了隧道埋深、建筑高度、楼板厚度、车辆运行速度等参数对建筑物振动特性和振动衰减的影响规律.研究发现,当隧道埋深在11.6m至21.6m间变化时,地表距离隧道中心线10~60m的范围存在振动放大区;隧道埋深从11.6m增大至21.6m,各楼层振级下降幅度为8.3~13.4dB,建筑物振动模态从以高阶振型为主转变成以低阶振型为主;地铁线附近建筑物层数越低,结构的振动响应越小;楼板厚度由0.15m增加至0.25m,各楼层振级下降幅度为0.9~7.4dB;车辆速度由80km/h降低至40km/h,各楼层振级下降幅度为5.7~6.9dB.可见,当地铁线路先于建筑物存在时,适当增加建筑物楼板厚度、降低行车速度、避开振动放大区是控制建筑物结构振动的有效方案.