地铁上盖超高层结构竖向振动台模型试验——工程背景与模型验证研究

以广州某地铁上盖120m高超高层结构为研究对象,针对该项目存在上盖结构影响地铁隧道下沉问题和地铁振动影响住户舒适性的问题,对地铁运行引起的地表和地下15m深度的竖向振动源进行了实测,分析了地铁运行引起的该场地类别振源激励的频谱特征。针对上盖结构地铁运行激励,提出了桩周减振降阻层、桩顶基础底板下部设置减振褥垫层及其上部橡胶支座竖向振动控制层三级振动衰减技术方案。设计制作了考虑有、无振动控制层的无桩基础、0.5m桩基础、1.0m桩基础6组1∶30缩尺比弹性振动台试验模型,同步建立了相应的缩尺结构和原结构的有限元计算模型。基于振动台试验白噪声测试、理论计算与数值分析结果,验证了弹性振动台试验模型设计的有效性,为后续深入分析提供依据。

地铁上盖超高层结构竖向振动台模型试验——考虑桩长的振动控制模型研究

以某地铁上盖120m高超高层结构为研究对象,针对不考虑桩基础、考虑15m桩周降阻桩基础以及30m无侧摩阻力桩基础的情况,按1∶30缩尺比分别设计无桩基础、0.5m以及1m桩基础的三种振动控制结构模型(分别为TD、TE、TF模型),并对其进行了7条地铁振动波21种工况下的振动台试验,探讨桩长效应对上盖结构振动控制层的振动控制效果及对上部楼层的竖向动力响应的影响。结果表明,考虑桩基础后,结构周期延长,竖向频率降低。不同桩长模型振动控制层以及上部楼层的主频分布一致,且上盖结构动力响应均沿高度先减小后增大。TE模型振动控制层的振动控制效果最佳,且TE模型与TD模型上部楼层的竖向动力响应接近,而TF模型上部楼层的竖向动力响应则呈现放大趋势。建议采用类似振动控制设计时,应合理设计桩基降阻的高度范围,使之具有较好的振动控制效果,且对上部楼层响应不产生负面影响,同时又可降低桩基设计对隧道及地铁运行的影响。

地铁上盖超高层结构竖向振动台模型试验——不同振动控制方案影响研究

通过对十种不同振动控制方案的1∶30缩尺比振动台试验模型进行竖向白噪声扫频,根据动力特性分析确定叠层橡胶支座合理的布置位置,并对具有合理的叠层橡胶支座布置位置的四支座模型和六支座模型以及传统结构设计模型共进行了84组工况的竖向地铁激励振动台试验,研究振动控制层竖向刚度对上部结构的竖向加速度响应和竖向振动控制效果的影响。结果表明:不同叠层橡胶支座布置位置对振动台模型竖向动力特性具有显著的影响,应根据其与原型结构动力特性的吻合度优化调整振动台模型支座布置方案;在满足竖向承载力的前提下,适当减小振动控制层竖向刚度,可降低竖向自振频率,使其进一步远离地铁场地波的卓越频带,竖向峰值加速度和竖向均方根加速度均有显著减小,竖向振动控制效果趋优。

地铁上盖超高层结构竖向振动台模型试验——试验结果与数值计算对比验证研究

以广州某地铁上盖120m高超高层结构为研究对象,通过振动台模型试验测试和其有限元分析,系统对比分析了试验和有限元分析的加速度响应、竖向频谱响应和振动控制效果,探讨了频率相似常数输入差异的对竖向振动传播规律的影响。结果表明:振动台试验测试结果和有限元分析结果具有很好的吻合度,模型的竖向加速度沿楼层高度方向表现出放大的传播规律;非振动控制和振动控制模型在竖向第一阶频率处都出现了竖向共振放大响应,振动控制模型通过降低结构竖向第一阶频率和改变结构竖向动力特性,可有效减小地铁振动波核心频段40~70Hz范围的竖向振动,能减小上部结构约30%的竖向加速度响应,且呈现楼层越高减振效果越明显的趋势。振动台试验测试结果较按频率相似常数输入的有限元模型计算结果偏大,试验结果不会低估结构竖向振动响应,基于实测地铁振动波输入的振动台试验测试结果能反映结构竖向振动传播规律。

地铁上盖超高层结构竖向振动台模型试验——考虑桩长的非振动控制模型研究

基于某地铁上盖120m高超高层结构的工程背景,分别对无桩基础结构、15m桩周降阻桩基础结构以及30m无侧摩阻力桩基础结构,进行了1∶30缩尺振动台试验。基于白噪声和7条地铁振动波不同峰值加速度激励下的结构响应,对比分析了三个振动台试验模型各测点楼层的振动响应。结果表明:桩基长度的改变可明显改变上盖结构的动力特性,上盖结构X、Y、Z三向频率呈现随桩基长度增加而减小的变化趋势,且桩基越长上盖结构的频率越低。相比于无桩基础结构,15m桩周降阻基础结构在避免地铁隧道下沉风险的同时,有利于降低上盖结构的振动响应。同时桩周降阻处理的桩基础改变了上盖结构的动力特性,使上盖结构楼层振动由高频向低频转移;而30m无侧摩阻力桩基础,对降低上盖结构的振动响应有限,且不影响结构楼层的振动频率分布。实际工程设计时,应综合竖向振动响应控制、地铁隧道沉降和桩基稳定性,合理设计桩周降阻长度。

地铁上盖超高层结构竖向振动台模型试验——振动传播规律研究

位于广州市的某超高层结构在地下1层采用叠层橡胶支座设置了振动控制层,以降低上部结构的竖向振动响应。对设置和不设置振动控制层的结构,分别进行了缩尺比为1∶30的模型振动台试验。输入实测竖向地铁场地波,测量和比较两个振动台模型在各代表楼层的竖向加速度响应情况。结果表明,振动控制层可以明显降低模型竖向自振频率,使其远离地铁竖向振动的卓越频带,且有效降低高阶竖向振型的动力响应。振动控制模型上部结构的竖向加速度响应低于非振动控制模型,说明振动控制层对竖向振动具有衰减作用。非振动控制模型上部楼层加速度响应随楼层的增大逐渐增大,通过设置振动控制层,使上部结构沿竖向趋于整体运动状态,有效抑制上部楼层对竖向振动的放大效应。

探究换填层中钢管直径对路堤沉降量的影响

轻质路堤法是高速公路中处理软土地基的一种方法,该方法可以有效地控制软基路面的沉降。换填路堤的材料可采用泡沫轻质土,在换填层中嵌入填充EPS材料的钢管可以有效减少路堤的沉降量,本文探究换填层中钢管直径的大小对路堤沉降量的影响,研究钢管直径对路堤沉降量影响的变化规律,探究施工满足要求时的最小钢管直径,更好地节省施工成本。该路堤可用于软土地基高速公路的建设,对控制路堤的沉降量具有一定的优越性。