地铁列车振动环境影响响应面预测方法

现有的地铁振动环境影响预测评价方法为采用链式经验公式,预测精度低且属于定值预测,而振动影响因素和预测结果都是动态变化的,定值预测方法对于预测结果的误差分布和准确度无法给出科学的评价和保证。针对在地铁建设可行性研究阶段后期对大量敏感目标点进行快速定量预测的需求,提出一种包含主要随机参数的最大Z振级(Maximum Z-vibration level,VLZ max)响应面预测模型,在频域解析模型计算结果基础上对解析预测法的结果进行数值修正,在提高计算效率的同时保证计算精度。结合实测案例介绍该模型在定值预测与概率预测两方面的应用,发现相应测点在工况下的最大Z振级68%置信水平的预测区间能够很好覆盖实测值。对环评导则链式公式预测方法与响应面预测方法的准确度进行计算并采取预测准确度评价指标PAI(Prediction Accuracy Indicator)进行比较,证明了该方法在计算精准度上的优势。

钢弹簧浮置板轨道低频特征试验研究

利用北京交通大学轨道减振与振动控制试验室开展钢弹簧浮置板轨道低频特征测试,研究钢弹簧浮置板轨道弹簧刚度和支承间距等参数变化对低频振动的影响,并比较钢弹簧浮置板轨道和普通轨道的低频减振效果。试验结果表明:①弹簧总刚度越大(支承间距不变且弹簧刚度越大,或弹簧刚度不变且支承间距越小),浮置板轨道基频越大,轨道板到基底竖向加速度级传递损失越小,轨道板到隧道内的竖向传递函数值越大;②钢弹簧浮置板轨道基频越小,在其工作频段,减振效果越好;但在基频附近,振动放大现象越明显。相对于普通轨道,钢弹簧浮置板轨道明显降低了10Hz以上频段的振动响应,最大减振量为25dB;同时基频处的振动放大量为25dB;③对于轨道板到隧道内的竖向传递函数,普通轨道的值比钢弹簧浮置板轨道的值大,前者在0.012～0.028之间,后者在0～0.01范围内。

北京地铁钢轨波磨测试分析

针对北京地铁钢轨异常波磨问题,对地铁5号线各种轨道结构形式进行钢轨振动加速度测试,对地铁4、5号线全线进行车厢内噪声测试,在地铁5号线选择4种扣件形式进行钢轨模态测试。结果表明：对于剪切型减振器扣件,在300 Hz左右轮轨的共振效应,是该扣件区段产生钢轨波磨的主要原因;钢轨波磨引起的轮轨接触面不平顺,是产生车内异常噪声的主要原因。剪切型减振器扣件在200-350 Hz频段过低的轨道阻尼,无法限制住钢轨的振动,使得波磨极易形成和发展。

地铁列车振动环境响应预测方法

我国地铁列车振动环境响应预测中采用的经验法计算简单,可对线路上多个敏感目标快速预测,但它的缺点在于预测的输出量单一、预测精度低;解析法、半解析法和数值法可利用计算机模拟技术对单个敏感目标进行预测,但是用于同时预测地铁沿线多个敏感目标的列车振动环境响应时,计算工作量大、时间长,并且预测的精度和可靠性存在不确定性。为了降低预测误差、减少预测的不确定性,可辅之基于现场测试的两位校准法和实测传递函数法对预测模型进行校正和验证预测结果。为提高预测的可靠性,并兼顾预测精度和效率,应将整条地铁线路按敏感目标距线路的距离分为不同的预测区域、按照敏感目标对环境振动影响的敏感程度分为不同等级、按照地铁建设工程项目的各个设计阶段,综合运用既有各类预测方法,动态进行分区域、分等级和分阶段的地铁列车振动环境响应预测;建议开展既适用于整条地铁线路、又适用于线路个别重点敏感目标的地铁列车振动环境响应预测方法以及动态预测评价体系的研究。

盾构法和浅埋暗挖法结合建造地铁车站的模型试验

针对目前国内区间盾构施工和车站施工工期矛盾的问题,提出盾构法和浅埋暗挖法结合建造地铁车站的新方案。通过1∶10大比尺模型试验研究,介绍模型地层、开挖方案和支护方案的模拟,比较真实地再现新型车站的施工过程。得到盾构管片应变、收敛变形和洞周土体变位在整个车站施工过程中的变化规律。试验结果表明在模型地层构造和地应力的条件下,采用试验中的施工开挖方案和支护方案能够保证车站洞室在整个施工过程中的安全稳定,证明提出的新型车站施工技术是可行的。

地铁列车振动的环境响应

本文的研究包括两部分：（１）轨道基础──衬砌结构──地层系统的响应模型，以分析列车振动荷载的传播规律；（２）地铁车辆──轨道系统的振动模拟，以确定列车振动荷载。主要结论是：（１）离开地铁隧道中心线一定距离的地表范围内，存在一个振动放大区；（２）存在一个地层响应的主要频带，在此范围以内的地面建筑如果其自振周期落于这一频带，则会受到过往地铁车辆振动的显著影响。

城市地下工程环境影响的控制理论及其应用

本文简要介绍了城市地下工程施工环境影响控制的理论体系,通过对城市隧道及地下工程施工环境问题的各种影响因素的综合分析,本文尝试运用系统论和控制论的方法,初步建立了这一体系,提出了地下工程环境动态最优控制策略制定程序,为解决城市地下工程的环境灾害问题进行了理论探索.

开挖作用对基坑周围地层工程性质的影响

针对基坑工程中地层的应力-应变关系和抗剪强度指标等工程物理特性,由于开挖施工作用而发生不同程度的变化这一现象,提出了开挖作用分区的新概念,并用新的应力路径分类方法来表达这种分区。由此,研究了开挖作用对基坑周围地层的影响规律,为深入研究基坑工程的设计理论和施工稳定性开辟了一条新途径。

地铁列车运行引起环境振动响应的人工单点列脉冲激励预测方法

为了在频域内精确预测地铁列车运行引起的环境振动响应,研究提出基于实测振动传递特性的人工单点列脉冲激励预测方法。应用人工单点列脉冲激励获得传播系统的振动传递特性,采用振动传递转换公式将其转化为地铁列车运行时的振动传递特性;结合已建立的实测振源数据库,预测地铁列车运行引起的环境振动响应。以地铁15号线望京站—望京东站区间的地表振动预测为例,采用该方法、数值模拟方法和链式衰减预测法分别预测该区间地表预测点处的振动响应,并与实测结果进行对比。结果表明:采用该方法可以得到受振目标测点的频谱、1/3倍频程谱、Z振级等指标,并可实现多点同步、精确的振动响应预测;与其他2种预测方法相比,该方法具有预测精确度高、预测频带宽、受振目标针对性强等特点,适用于地铁隧道修建前后对重点受振目标的频域内精确预测。

移动荷载作用下周期支承Timoshenko梁动力响应

针对移动荷载作用下周期支承Timoshenko梁的具体结构,将其任一梁单元分解为一个支撑单元和两个非支撑单元。在轨道结构动力响应的周期解析解的基础上,采用传递矩阵法,应用Laplace变换等理论,推导周期支承Timoshenko梁的传递矩阵。将激振点的状态变量乘以一系列梁单元的传递矩阵,推得拾振点的传递函数,进而给出移动荷载作用下周期支承Timoshenko梁上任一点的动力响应解。

地铁列车振动环境影响的深孔激振实测传递函数预测方法

针对地铁列车振动环境影响的预测问题,提出了一种新型的深孔激振实测传递函数预测方法。本方法采用高精度车轨耦合解析模型求解振源输入力序列,通过现场原位深孔内激振实测获取地层振动传递函数序列,通过精细化有限元模型求解隧道结构修正函数序列,然后将3部分在频域内进行对应叠加运算求得地铁运行引起的地表振动响应。为了验证该预测方法,研制了可以用于深孔激振的新型设备,并在现场施工了15m埋深的激振孔,在其内部进行脉冲激励实测了地表传递函数序列,然后带入本方法预测流程进行地表振动响应预测。选取北京地铁某线类似条件地点的地表加速度实测数据进行对比验证,结果表明:预测结果和现场实测时域峰值均为0.08m/s^2,振动主频均为40~70Hz,1/3倍频程谱的量级和变化规律基本一致,Z振级接近。表明本预测方法预测精度高,频谱特性好,可以对地铁列车运行时的地表振动响应进行精确预测。

轨道结构在移动荷载作用下的周期解析解

为研究列车振动在地表的传播规律,推导了轨道结构在移动荷载作用下动力响应的解析解形式。文中首先以Duhamel积分为基础,应用动力互等定理,得到了移动荷载作用下,半无限弹性空间体上任意点的动力响应的一般表达式;然后在该式的基础上,针对轨道结构的周期性特点,将荷载沿钢轨的移动问题转化为拾振点以L为周期向反方向跳跃式移动与荷载只在一个轨枕间距L内移动的组合移动问题。以此,将一个从-∞到+∞的积分问题转化为了任意点频域周期解析的叠加问题,从而得到了轨道结构在移动荷载作用下动力响应的新的解析解形式。

地铁列车曲线运行振动源强特性分析

城市轨道交通线路的一个重要特征是曲线占比高,当列车通过曲线轨道时,其特殊的振动源强特性产生了与直线轨道不同的环境振动影响,以往计算与评估并未对此做出严谨的考虑,从而带来了较大的评估误差。作为轨道交通环境振动与二次噪声评估的一个重要因素,地铁列车曲线运行产生的振动源强,至今为止尚未研究清楚。为了填补这一空白,本文基于轮轨跟随模式,采用频域解析方法,建立了曲线轨道-车辆动力耦合解析模型,系统深入地研究了地铁曲线轨道源强支反力的振动强度、方向以及频域响应特性,研究了曲线行车时车-轨关键参数与振动源强的因果关系。这将提高曲线轨道振动影响预测的准确性,满足城市轨道交通环境振动影响预测与评估的实际需要。

浮置板轨道动力响应分析的广义波数法

为求解固定谐振荷载激励下浮置板轨道的动力响应,引入广义波数,将浮置板轨道视为无限长的周期性结构,并在广义波数域内将其在固定谐振荷载激励下的动力响应映射到轨道的1个几何周期范围内,通过求解该几何周期范围内的轨道动力响应进而得到无限长轨道的动力响应.运用提出的方法计算和分析浮置板轨道的动力特性,结果表明：浮置板轨道存在明显的板端效应,即固定谐振荷载激励下引发的振动沿轨道纵向传播时,轨道板板端处的动力响应出现放大现象,其数值甚至大于同一位置处钢轨的动力响应;由固定谐振荷载引发的沿轨道纵向传播的振动在传播过程中的衰减随固定谐振荷载激励频率的不同而不同,频率在0～8及40～1 000 Hz频段内的固定谐振荷载所引发的振动衰减较快,而频率在8～40 Hz频段内的荷载所引发的振动衰减相对缓慢.

公路隧道防排水技术进展

综述了公路隧道近几十年防排水技术的进展。其内容包括 :公路隧道防排水技术标准 ,复合式衬砌防排水技术 ,断层、破碎带地层中的防排水技术 ,隧道导排水结构。并结合某些工程问题进行了讨论。

北京地铁复─八线车站施工对环境影响的预测与分析

介绍了对北京地铁复─八线天安门西车站暗挖施工过程中对地层沉降以及管线变形的预测及分析，分析的结果对该地铁站的施工起到了重要的指导作用。施工过程中的监测结果非常好地证实了最初的预测，并据此采取了及时有效的控制措施，这一经验有助于指导北京地区同类工程的地层沉降控制问题。

移动荷载作用下曲线轨道振动响应解析解研究

将曲线轨道模拟为周期性离散支撑的曲线Timoshenko梁,首次推导了移动荷载作用下曲线轨道平面外振动的响应解析解。首先以Duhamel积分为基础,应用动力互等定理,得到沿曲线移动荷载作用下,半无限弹性空间体上任意点动力响应的一般表达式;然后在该式的基础上,针对轨道结构的周期性支撑特点,将荷载沿钢轨的移动问题转化为拾振点以轨枕间距为周期反方向跳跃式移动与荷载只在一个轨枕间距内移动的组合问题。以此,将一个频域积分问题转化为拾振点频域周期解的叠加问题,从而得到了曲线轨道在移动荷载作用下动力响应的解析解。曲线梁的传递函数用传递矩阵法求解。通过对曲线简支梁在移动荷载下振动响应的求解,验证了计算模型的正确性;对比曲线轨道和直线轨道在移动荷载下的振动响应结果,发现:相同荷载条件下,曲线轨道的振动响应大于直线轨道的响应,轨道振动响应频谱与荷载速度密切相关,并且曲线轨道的响应频谱更为丰富。

周期性排桩设计频段隔振原理性试验研究

针对目前基于带隙理论开展的周期性隔振排桩性能研究偏重于解析理论分析和数值仿真计算的现状,采用原理性试验的方法,验证了周期性隔振排桩的衰减域特性。试验设计了4种工况:分别考虑了空心钢管桩和填土钢管桩两种排桩类型,以及六角晶格和正方晶格两种周期性布置方式。激振采用脉冲荷载激励,将隔振工况与无桩基本工况进行比较,对周期性排桩的振动衰减域进行了测试和分析,并与带隙理论计算的频率带隙结果进行对比。研究表明:在理论计算带隙范围内,各工况下实测衰减水平均在50%以上,最高达到98%。表明了周期排桩对特定频带的振动阻隔实际效果明显,隔振表现突出,证实了理论分析的有效性。周期排桩对水平方向的振动衰减优于竖直方向;从趋势上看,在其他条件相同时,六角晶格布置的周期排桩,其振动衰减水平优于正方晶格布置;桩内填土可有效增加六角晶格布置钢管桩的首阶带隙及衰减域宽度,有效降低正方晶格布置钢管桩的首阶带隙及衰减域起始频率。对应于试验的工程实际尺寸在0~80Hz频段内出现多条带隙,并且最低可达20 Hz以下,这表明,基于带隙理论进行周期隔振排桩设计,在地铁列车振动环境影响的特征频段隔离或衰减中,具有广泛的应用前景。

昔格达组场地上高大结构型挡土墙的离心加载试验研究

介绍了用离心加载模型试验方法研究昔格达组粘性土场地上高大结构型挡土墙的变位性态及土压力分布模式，并将试验结果与设计规范进行了对比分析。在此基础上提出了这种情况下挡土墙土压力分布模式的建议，其结果对于昔格达组粘性土场地上高大挡土墙的设计工作发挥了较大的指导作用。

城市轨道交通发展模式的探讨

简单回顾了欧洲先进城市轨道交通系统的发展过程。