结合型式对地铁车站上盖物业的振动响应影响

为研究地铁振动对不同结合类型地铁车站及其上方的动力反应影响,基于地铁车站与上盖物业连接型式的主要承载区别,提出“软结合”“硬结合Ⅰ”“硬结合Ⅱ”3种结合型式;然后,采用车-轨耦合模型得到列车荷载谱,利用有限差分软件FLAC^(3D)建立地铁车站-上盖物业数值仿真模型,并与实测数据进行对比,验证数值仿真模型与参数的正确性;最后,基于数值仿真,从时域、频域出发,研究3种结合型式下上盖物业的振动响应.研究结果表明:软结合型式下站厅层到上盖物业一层加速度峰值减小69.10%,硬结合Ⅰ型减小2.08%,硬结合Ⅱ型增大2.94%,硬结合型式下上盖物业振动加速度较软结合型式大;3种结合型式下上盖物业振动的频率主要在40~90 Hz,且对于上盖物业同一楼层,振动随距振源距离的增大而逐渐减小;软结合型式下上盖物业一层加速度级最大值为68.2 dB,较站厅层减小11.3 dB;硬结合Ⅰ型、硬结合Ⅱ型的上盖物业加速度级最大值分别为83.4、79.4 dB;地铁振动造成上盖物业附加第一主应力很小,且在向上传播过程中衰减很快;从站厅层到上盖物业,软结合型式第一主应力衰减85.81%,硬结合Ⅰ、Ⅱ型式分别衰减63.46%、72.27%,间隔土对附加应力有明显衰减作用.在地铁实际建设工程中建议选用软结合型式.

隧道新型波纹板支护结构受力特性与影响分析

提出一种新型的钢制波纹板结构作为隧道初期支护,并用国外圆形隧道波纹断面的应力公式与有限元计算方法进行对比分析,结合ANSYS有限元软件分析不同厚度、荷载影响下波纹板结构承载能力的变化趋势,并着重分析波纹板内外侧波峰波谷的受力特性;同时结合计算结果用非线性多项式拟合手段给出了波纹板承载能力随厚度、荷载变化拟合公式。研究结果表明:有限元数值计算与Clark应力解计算结果差异在11%以下,验证有限元计算精度;波纹板结构拱顶最大位移以及最大应力随着波纹板厚度的增加均不断减小,且减小的幅度随着厚度的增加不断减弱,而位移以及应力随着顶部竖向荷载的增大均不断增大,变化趋势近似为一次线性;波纹板结构整体受压,其外侧应力大于内侧,且结构主要以外侧波峰承担围岩压力,外侧波谷受力除仰拱外均小于波峰,结构内侧应力主要来源于外侧应力传递;基于非线性拟合原理,用三次多项式对位移应力随厚度荷载的变化趋势拟合精度接近1。针对以上波纹板结构的承载特性,可为今后隧道新型衬砌支护提供参考帮助。

上盖物业对复杂地层中的地铁车站影响效应预测

采用理论分析、数值分析和现场实测等手段,对广州地铁鹅掌坦站施工安全和上盖物业效应进行研究。结果表明:基坑施工导致的地面最大沉降为19mm,围护结构最大水平位移为11mm(位于基坑2/3开挖深度处),且地面沉降与围护结果水平位移均小于允许值30mm;在基坑深度方向下部支撑轴力大于上部支撑,在纵向上支撑轴力呈现中间大、两边小的分布规律;上盖物业导致的地表沉降具有不均匀沉降特性,建筑物倾斜值为0.001,小于允许倾斜度,车站中柱应力增幅约为3.6MPa,表明上盖物业对车站的附加影响不大,车站主体结构处于安全状态。研究结果可为类似复杂地层中地铁车站的修建和上盖物业的开发提供借鉴。

地铁过渡段结构振动响应特性与噪声分析

为研究地面过渡段地铁振动的响应特性,对广州市坑口地铁站前所处地面过渡段轨行区以及其临近地面进行振动以及噪声测试,对所得振动加速度进行傅里叶变换,分析了列车振动在横向上的传播规律以及列车振动的影响因素,得到了以下结论:列车制动行为、钢轨接头以及列车载重的增加会增强列车振动,而碎石道床可以有效减弱列车振动的传播;上、下行线列车经过时,其轨枕测点振动加速度峰值分别为10.80和4.22 m/s2,地面振动加速度峰值为0.07 m/s2,振动加速度在横向上的传播呈现逐渐衰减的趋势;列车振动引起下方轨枕最大频响在110 Hz左右,频响范围为0~400 Hz;旁边轨道轨枕最大频响在80 Hz左右,频响范围为0~200 Hz;地面最大频响在50 Hz左右,频响范围为0~100 Hz;整体车致振动传播过程中高频成分衰减较大,到了地面低频响有所放大;列车运行致使振动噪声在地面临近轨道一侧噪声最大值为95.5 dB,远离轨道建筑物楼底噪声最大值为87.9 dB,超过规范噪声限制75 dB,振动噪声在横向上有小幅度衰减。