基于评价指标转换法的地铁环境振动烦恼度研究

为研究地铁环境振动水平与人体主观烦恼度感受之间的关系,采用指标换算法,推导了最大Z振级VL_(z, max)与四次方剂量值(vibration dose value, VDV)之间的转换关系,并通过现场测试对转换公式中的待定系数进行了拟合。借鉴基于VDV指标的暴露-响应关系研究成果,得到了基于VL_(z, max)指标的暴露-响应曲线,初步实现了基于我国国标推荐指标的居民振动烦恼度评价。研究表明:单位时间内过车数目增多会导致人体产生烦恼度的比例增加;国标GB 10070、GB/T 50355和GB 55016中推荐的振动限值所对应的居民烦恼度,与国外标准中限值所对应的烦恼度基本一致,最严格限值对应的高度烦恼度比例约为3%。

基于环境振动试验的系杆拱桥模态参数识别

对桥梁开展环境振动测试,可以获得桥梁的模态参数如固有振型、自振频率以及阻尼比。桥梁性能评定、损伤识别、健康检测和基准有限元模型建立以这些参数为主要依据。将实测的加速度数据进行模态分析,获得桥梁的自振频率和振型,并与有限元模型理论计算结果进行对比分析,结果表明:通过试验得到的桥梁实际自振特性与有限元模型理论计算结果吻合良好,为以后桥梁定期检测、状态评估和日常养护提供基准参数。文章内容可为同类型桥梁提供参考。

高速铁路路堤对环境振动的影响研究

为研究高速铁路路堤填高、坡率对环境振动的影响,在京张高速铁路路基段附近开展现场实测,研究其环境振动的传播衰减规律。基于现场实测结果利用FLAC3D建立数值仿真模型,数值分析结果与实测值吻合良好,验证模型的合理性,并进行路堤填高、坡率对环境振动影响的分析。结果表明:现场实测振级幅值均小于63 dB,整体而言测点振级随着测点与线路外轨距离的增加逐渐减小;当路堤高度为1 m时,相对于路堤高度为0 m测点在距铁路线距离60 m范围以内振级出现反弹放大的现象;当路堤高度大于2 m时,相对于路堤高度为0 m对环境振动的影响大;因此,建议路堤高度在设定时不小于2 m;当边坡直立时地表振动最小;当坡率大于0时,相对于边坡直立时对环境振动的影响大;因此,建议采用U型槽结构路堤,其对环境振动的影响较小。

抽水蓄能电站输水管道区域环境振动分析及减振措施

为了探讨抽水蓄能电站输水管道区域环境振动的问题,结合实际工程的环境振动监测资料,采用Midas-GTS软件分析抽水蓄能电站输水管道区域环境在不同工况下的振动影响,并提出合理的减振措施。研究结果表明:库区上游靠近机组的区域环境振动分贝值均大于库区下游,库区下游靠近居民区的环境振动分贝值均大于居民区环境振动标准值,且严重影响居民的正常生活。由于抽水蓄能电站区域环境振源复杂,填充沟措施效果显著,且易施工,对类似的抽水蓄能电站工程具有一定的借鉴意义。

地铁列车加速对振动源强及环境振动传递特性影响研究

为缓解地铁列车出站加速过程引起的振动对车站内工作人员及上盖物业居民的影响,首先应探明环境振动传递特性,通过对某城市地铁车站的3个隧道内矩形断面及隧道上方地面进行现场实测,从时域和频域的角度分析地铁列车出站加速过程对振动源强及环境振动传递特性的影响。研究结果表明:(1)地铁列车出站的加速过程中,引起的钢轨振动响应随车速提高而增大,但是道床和隧道壁的加速度峰值在行车速度为40 km/h断面处最大,主要原因是车辆加速初段引入的低频冲击;(2)地面和隧道的振动主频都在63 Hz附近,说明车站结构可以有效传递该频段的振动,且车速对该主频没有影响;(3)对于地铁车站的上部土体,振动在地面横向传递过程中存在放大区,在设计地铁隧道上方地面建筑物布局时,需重视该效应;(4)本次测试的车站区间,隧道壁源强到地表的衰减约为5 dB,小于区间的衰减,主要原因是地铁车站结构对振动的衰减要弱于土体,考虑到地铁车辆在车站边界已经达到了较高速度,因此车站附近的环境振动问题需要更加予以重视。

地铁诱发的砖混结构环境振动及传递规律研究

为解决地铁运行引起的邻近砖混结构环境振动问题,以某7层砖混结构为研究对象,实测隧道内、室外地面、结构楼板的振动响应,分析振动沿“隧道-地面-结构”的传递规律,并由此提出建筑物内环境振动超标可能的原因:隧道埋深浅、建筑与隧道距离近且处于同个土层使得土体对振动的衰减效果较差;结构部分楼板共振导致振动响应超过评价规定的室外地面和室内首层。进一步建立该砖混结构的有限元模型,采用实测柱底竖向加速度作为荷载,并对比实测楼板响应验证模型的准确性。模拟计算结果证实中间层及顶层楼板的放大效应,并通过分析获得了楼层数量、层高、板厚、墙厚参数对振动响应空间分布的影响。研究成果对砖混结构的环境振动评价具有一定参考价值。

铁路及城市轨道交通环境振动影响评价标准分析

铁路及城市轨道交通在便民利民的同时,也对沿线周边环境产生振动影响。轨道交通环境振动影响评价标准是确定振动评价方法、指标和限值的关键,直接关系到振动传播对周边居民的影响。总结近年来轨道交通环境振动相关标准和规范,对轨道交通环境振动范畴、振动描述与测量基本参量和振动预测与控制方法进行梳理,提出现行标准中有待修正的内容,以期为治理轨道交通环境振动影响问题提供参考。

一种环境振动源强预测随机可靠度分析方法

不同线路之间工程条件的差异导致18导则半经验模型环境振动源强预测准确度较低,致使后续减振工作浪费大量时间、经济成本。为了提高预测准确度,实现环境振动敏感点的精准筛选,节约减振成本。建立了可以反映隧道壁振动的车辆-轨道-盾构隧道耦合振动模型,基于蒙特卡洛(Monte Carlo,MC)法提出了一种环境振动源强预测随机可靠度分析方法,以半经验模型中的3个修正项C_(W)、C_(R)及C_(T)为例,分析了导致修正项预测准确度具有随机不确定性的主要因素并提出了相应的标准化管理建议。主要研究结论如下:所建模型具有较高的计算效率和计算精度,单个工况计算时间为90 s,可弥补MC法耗时的缺点,时域幅值误差在12%以内,源强误差在1 dB以内;同种扣件不同弹性垫板之间非线性载频变刚度的差异是导致C_(W)准确度具有随机不确定性的一个重要原因,该因素会导致源强预测存在-1~+3 dB的误差;不同线路之间钢轨磨耗等级的差异是导致C_(R)准确度具有随机不确定性的一个重要原因,该因素会导致源强预测存在-3~+3 dB的误差;不同中硬土之间弹性模量的差异过大是导致C_(T)准确度具有随机不确定性的一个重要原因,当土体剪切波速在250~375 m/s时C_(T)的准确度较高,当在375~500 m/s时,C_(T)的准确性较低,预测误差可达3 dB;当同时考虑多个修正项带来的误差时,源强预测误差范围可达-4~+9 dB,设计时极有可能采取不符合断面实际要求的减振措施,从而浪费大量减振成本,因此建议严格控制扣件弹性垫板非线性载频变刚度、钢轨磨耗等级等因素的随机性,并以剪切波速375 m/s为界将中硬土划为两类并给出相应的修正项。

高速铁路引起季冻区场地环境振动实测分析

为研究冬、夏两季高速铁路引起季冻区场地环境振动评价方法的适用性,文中分别于冬、夏两季在哈—齐高速铁路龙凤湿地段开展现场观测,并将数据进行时域和频域分析。结果表明随着距桥墩中心距离的增加,冬、夏两季各测点加速度时程均呈现出先急剧衰减后缓慢衰减的趋势,0~15m夏季加速度幅值要比冬季衰减的快;近轨道处冬季峰值频率为58Hz,夏季峰值频率为47Hz。研究为季冻区土场地的道路、桥梁等的选址提供参考。

地铁高架线环境振动和噪声特点及其传播规律研究

为研究城市轨道交通高架桥线路环境振动与环境噪声特点及其传播规律,选取穿越居民区域典型高架桥线路段为研究对象,通过测试列车运行经过此线路段时车内振动和噪声、沿线地面振动和周边环境噪声及沿线建筑物外环境噪声等,系统地研究了列车通过高架桥沿线,车内车外环境振动和环境噪声的频谱特性及其分布,使用函数回归拟合进一步研究其振动和噪声的衰减规律。研究结果表明:车内噪声、沿线周边环境噪声和沿线建筑物外环境噪声主要频率分布区间分别为:200~1250Hz、20~1000Hz和500~1600Hz,列车轮轨滚动噪声及桥梁振动辐射噪声为主要噪声源;车内振动主要频率范围在1000Hz以下,低频结构振动对车内噪声的贡献不可忽视;高架桥沿线地面振动和周边环境噪声随距离的增加而呈指数衰减。研究结果对城市轨道交通高架桥线路的分析和测试评价及减振降噪具有一定的借鉴意义。

某160 km/h市域快速轨道交通地下线环境振动特性试验研究

随着城镇化的快速发展,城市范围拓展地越来越大。目前地铁设计速度多为80~120 km/h,对于长距离通勤略显不足。为了更好地实现城市融合,更高速度的城市轨道交通应运而生,并已经在某些城市投产运营。为掌握160 km/h市域快速轨道交通地下线产生的环境振动影响,对某城市160 km/h市域快速轨道交通地下线开展系统的环境振动测试,包括钢轨、道床、隧道壁振动测试;地面振动和室内二次结构噪声测试。结果表明:列车速度在124~152 km/h时,钢轨振动为109.7~111.2 dB,道床振动为75.6~77.4 dB,隧道壁振动为67.5~69.4 dB,平均速度138 km/h时,隧道壁振动为68.7 dB;列车振动传至地面后,隧道正上方距离轨道0~40 m地面振动最大Z振级为46.4~60.2 dB,地面振动基本符合随距离加大而减小的衰减规律,但是距离轨道10 m处测点的振动响应较0 m处测点存在放大现象;采取橡胶隔振垫整体道床情况下,近、远轨列车通过时隧道上方建筑物一层室内二次结构噪声最大值分别为32.7 dB(A)、28.4 dB(A)。

地铁周边规划地块环境振动及室内二次结构噪声影响分析

本文研究了某城市地铁对其周边规划地块产生的环境振动及室内二次结构噪声影响。该规划地块与地铁3号、5号线换乘站相邻,地块内规划住宅楼栋分别受3号、5号线两条地铁线的影响。监测地铁经过时典型住宅楼栋处的地面振动并根据相关标准计算得到室内二次结构噪声。结果表明,地铁3号、5号线单独影响及两条地铁叠加影响均可满足相关标准要求。列车制动产生的振动影响大于30km/h低速段列车产生的振动影响。相同列车运行状态下,环境振动和二次结构噪声影响呈现随距离增加而减小的趋势。

高速铁路环境振动分析参数选取对评价结果的影响规律研究

目前我国与高速铁路运行引起的环境振动相关的标准体系尚需完善,可供参考的国际标准制定时间较早,国内外对铁路和城市轨道交通环境振动的标准存在较多差异。结合实测数据研究了计权曲线和时间计权常数的选取对评价结果的影响规律,指出量化的差异及产生原因,成果可以为日后制修订我国高速铁路环境振动相关标准提供参考。

基于FPGA的轨道车辆运行环境振动特征识别系统

城市轨道车辆运行引发的环境振动问题近年来受到广泛关注。为了分析轨道地铁运行对沿线环境的振动影响,研究地铁沿线土体结构振动安全性,提出了一种基于FPGA和决策树算法的轨道车辆运行环境振动特征识别方案,开发了振动特征在线监测和自动识别系统。首先设计了轨道车辆运行环境振动信号监测装置,采集时域数据并计算了时域数据的傅里叶幅值谱;然后提取了均方根、峰峰值、均值、优势频率、幅值、波峰数和振动级等7个特征数据,参照ISO2631振动指标评价标准对数据标识后形成了训练数据集;运用C4.5决策树算法对训练数据集进行挖掘,构建了树形识别模型,并采用10折分层交叉验证方法评估了模型的性能;最后将识别模型植入软件,设计了系统的人机交互界面。评估结果表明,类别Green、Yellow和Red的识别正确率分别达到了93.4%、89.1%和87.3%,通过C4.5决策树数据挖掘算法能够有效识别运行环境的振动特征,加权正确率为90.5%。研制的轨道车辆运行环境振动特征识别系统为振动安全评估提供了技术支持。

济南2号线地铁列车运行引起环境振动测试分析

为了解济南地区地铁运营产生的环境振动特性,分别在地铁车站、区间地面及邻近建筑物不同位置处设置测点,全面测试地铁2号线运行引起的环境振动情况,分析不同测点振动响应的时频特征,探讨地铁环境振动在地面及不同结构物中的传播规律。研究表明:随与地铁隧道距离的增加,环境振动周期性逐渐减弱,地铁车站、区间地面及邻近建筑物内振动水平分布介于0.09 mm/s~0.72 mm/s、0.11 mm/s~0.64 mm/s以及0.07 mm/s~0.15 mm/s之间;地铁车站和邻近建筑物内振动频率成分较区间地面更为丰富,体现土体的材料阻尼和结构物激发中高频振动的作用。不同场地及建筑物内振动传播规律不同,建筑物基础和底板起到隔振减振作用。研究成果使现有地铁环境振动实测结果数据得到进一步充实,可为类似地层数值计算提供验证。

轨道交通环境振动半解析预测方法

准确预测列车引起的环境振动对轨道交通减振降噪具有重要作用。建立点源冲击荷载作用下的轨道-半无限区域大地模型,推导预测列车在轨道上运行时引起大地振动加速度的解析公式。根据该公式,提出基于模型计算列车荷载密度和现场实测大地线源振动传递导纳的轨道交通环境振动半解析预测方法。为验证预测方法的正确性,选择昌九城际铁路某轨道区域实测大地线源振动传递导纳和地面测点振动加速度响应。根据试验区域的轨道结构类型和开行的列车类型,建立列车-轨道非线性耦合系统动力学模型,运用交叉迭代算法求解列车-轨道耦合系统动力学方程和计算列车荷载密度。运用预测公式得到地面各测点振动加速度级。预测结果与实测数据吻合良好,地面各测点加速度幅值及在频域中的分布规律具有很好的一致性,说明了预测方法的正确性。该方法具有预测精度高,容易实施的特点。

高铁路堑段地面环境振动特性现场实测与数值分析

基于巴黎—布鲁塞尔高铁某路堑段地面环境振动现场实测,分析路堑段地面振动特性与传播衰减规律。基于2.5维有限元法基本原理,推导并建立高铁荷载下路堑段2.5维有限元动力计算模型,讨论了路堑设计参数对地面振动特性的影响。结果表明:近轨道处地面振动幅值主要受列车轴重影响,而距轨道较远处则由中间车相邻转向架轮对的叠加效应主导。路堑段地面环境振动随与轨道距离的增加而减小,中高频振动的衰减速率大于其他频段。地面振动1阶主频主要由列车荷载的基频f1主导。路堑段地面环境振动随与轨道距离的衰减过程大致可分为3个阶段,且在堑顶处有较明显的振动局部放大现象。同时,随路堑深度增加,地面振动逐渐减小,当超过某一限值后,继续增加路堑深度难以有效减小地面振动。此外,在确保稳定性的前提下,较陡的路堑边坡更有利于减小高铁运行引起的地面振动。

环境振动下桩基础微振动特性试验研究

对某光源装置地基在环境振动下提出纳米级别振动量级,需进行地基基础的现场原位试验。基于桩基础现场模型试验实测数据,得到单桩全比尺组成的现场原位群桩基础模型在环境振动作用下,模型中不同桩径单桩的微振动响应规律。通过实测数据和模型仿真进行对比,在误差可允许范围内。

双层车辆段运用库环境振动特性实测分析

现场实测某地铁典型双层车辆段运用库道床、柱子和盖板的振动加速度,分析运用库振源特性及其传递衰减规律。结果表明:列车分别通过一层和二层时各道床和柱子的振动相差不大,但一层道床-柱子的振动衰减相对较大;运用库盖板振动的卓越频率主要集中在30~80 Hz,靠近板中的测点振动响应大于盖板端部测点;列车在运用库二层行车比一层行车引起上方盖板的振动响应大,若进行上盖开发应当考虑对运用库二层进行减振设计;无论是一层行车还是二层行车,振动由道床传至柱子时全频段均在衰减,且振动能量中的低频部分容易引起盖板的共振。

京张高速铁路路基段环境振动现场实测研究

为研究耐高寒复兴号列车在京张高速铁路运营时引起的路基段周边环境振动特性和传播衰减规律,便于后期对高速铁路路基段减隔振技术的研究提供帮助,开展了线路外围地表垂向加速度的现场实测,并将实测结果从时域和频域两方面的变化特性进行分析。结果表明:时域曲线中,垂向振动加速度随着距线路外轨距离的增加逐渐减小;时域曲线加速度由30 m处的5 mm/s^(2)逐步减小至70 m处的2 mm/s^(2),降幅60%;频域曲线中,振动主频在30~42 Hz频率范围内,且分布较为集中,存在41.7,31.9 Hz等多个峰值频率;当行车速度逐渐降低时,30 m处1/3倍频程曲线在10 Hz处所对应振级值逐渐减小;整体而言,测点振级随着测点与线路外轨距离的增加而逐渐减小,在同一测点处振级随着车速的降低而逐渐减小;上行侧车速为300 km/h时振级由25 m处的62.6 dB逐步减小至70 m处的50 dB,降幅20%。