地铁列车振动对颐和园北宫门古建筑木结构影响的实测与分析

针对地铁运行对木结构古建筑的影响这一问题,本文以颐和园北宫门和北京市地铁4号线为研究对象,采用ABAQUS建立了列车‑隧道‑土层‑木结构古建筑耦合模型。通过与现场实测结果对比,验证了有限元模型的精度,并系统地研究了地铁运行时地铁线路与古建筑之间的夹角、列车速度对木结构古建筑振动的影响。结果表明:场地地表与北宫门结构的振动强度的模拟结果与实测结果基本一致,实际工况下北宫门的振动响应满足限值要求;地铁线路与临近木结构古建筑长轴方向夹角为0°时,结构振动强度最大,且对于不同夹角,振动最强烈的均为距地铁线路最近的结构柱;随着列车速度的增大,木结构古建筑的振动强度显著增大,与车速60 km/h时相比,车速为80 km/h时结构的振动幅度增加了19.67%。

高速列车引起站台振动的实测与分析

“站桥合一”站房结构体系是目前铁路站房普遍采用的建筑形式,可以有效满足旅客零换乘的需求,引导旅客合理流动.站台是旅客候车、上车的必经之处,候车过程中一定会经历高速列车进站、出站.当列车高速通过站台时会引起振动,造成旅客的不安和使结构本身产生疲劳振动破坏.针对某“站桥合一”结构体系高铁站台,选取无旅客行走荷载激励时间段,采用CMG-5TCDE地震计进行高铁站台振动加速度实地测量.对测量数据进行背景振动与各种不同车速造成结构振动、不同测点振动以及两车交会行驶时产生振动的对比分析,得出以下结论:背景竖直向振动加速度级仅为53.21 dB,当45 km/h高速列车通过时竖直向振动加速度级提高到74.00 dB,高速列车通过对站台振动产生明显影响;高速列车通过站台引起的竖直向振动加速度远大于东西向和南北向振动加速度,且振动加速度随车速增加而增大,但增大速率逐渐减小;东西向与南北向振动加速度持续时间基本相同,竖直向振动加速度持续时间略有不同;振动在传播过程中存在振动反弹区,本次测试中振动反弹区在14 m处,主要是由于振动波在不同介质中的反射造成的;两车交会行驶时振动加速度持续时间延长,幅值增大,会对旅客及工作人员的舒适性产生影响.以上结果可为拟新建“站桥合一”结构形式高铁站的模拟预测以及高铁站舒适度设计提供依据.

滨海软土地区地铁运营对沿线建筑物振动影响分析

滨海新区新建地铁Z2线运行最高时速可达120 km,大于城市中运行的普通地铁列车时速(60~80 km),高速地铁荷载相较于普通列车荷载有着频率高、幅值大的特点,所造成的环境振动也有所不同。本研究以天津市Z2地铁线一期工程作为实例,依托实际工程数据,利用大型通用有限元软件ABAQUS,建立轨道–隧道–地基–建筑物三维有限元模型,并结合ABAQUS自带子程序DLOAD模拟移动荷载,利用动力隐式分析针对天津滨海新区饱和软土地带快速地铁运营对沿线构建筑物的振动影响进行分析。并且对比3种基础形式–桩基础、筏板基础与条形基础的建筑结构在不同列车速度和隧道埋深工况下的振动反应规律。研究结论可为今后地铁工程沿线振动预测和评估提供指导。

天津软土地区地铁运营沿线地面振动响应实测与建模分析

首先利用CMG-5TCDE一体化强震仪,对天津地铁5号线职业大学站-淮河道站区间沿线进行场地地表振动强度测试;接下来基于实际工程数据,利用ABAQUS建立轨道-道床-隧道-土层三维有限元模型,数值模型通过Python程序实现黏弹性边界的设置,并应用DLOAD子程序实现列车轮载的移动施加,最终采用动力隐式分析方法模拟计算场地地表在地铁经过时的振动反应。研究结果显示,地铁经过与非经过时的地表振动强度差别明显,地铁通过时,测点的振动强度显著增大;同时,地铁运营造成的地表竖向振动随距隧道距离的增加衰减较为明显。在振动强度方面,地表Z振级的模拟与实测值相差在2 dB以内;竖向振动加速度峰值方面,有限元模拟与实测值相差在5.0×10^-4 m/s^2以内,预估偏差率仅在4.5%~7%之间。

天津Z2线地铁运营对沿线地面振动的影响分析

天津滨海新区Z2线为新型地铁线路,有着列车运行速度快、发车频次高等特点,其地铁运营时速最高可达120km,而中国现阶段城市中运行的普通地铁列车时速一般在60~80km。高速地铁荷载与普通列车荷载相比,有着频率高、幅值大的特点,所造成的环境振动规律也有所不同。以天津市Z2地铁线一期工程作为实例,依托实际工程数据,利用大型通用有限元软件ABAQUS建立隧道–土层三维有限元模型,采用动力隐式分析模拟地基土高速移动地铁列车荷载下的地表振动强度衰减规律,比较不同盾构隧道埋深、不同地铁列车行车速度以及不同隧道上覆土层性质工况下的地表振动变化规律,并结合相关城市环境振动评估标准,对地铁造成的环境振动进行评价,初步得到了地铁线路环境振动防护距离随以上三种因素的变化规律。研究结论可为今后高速地铁线路工程建设选线以及运营沿线振动预测、地铁沿线规划提供一定指导。