道路与铁道工程中引发场地振动的排桩减隔振分析

为解决道路与铁道工程中引发场地振动污染问题,提升排桩减隔振效果,利用有限元软件ABAQUS,依据道路工程、铁道工程与减隔振排桩的具体信息,建立了包含道路工程、铁道工程与减隔振排桩的三维分析模型,分析了不同排桩参数对其减隔振效果的影响,以获取道路与铁道工程中引发场地振动的最佳排桩布置方案,缓解振动污染问题。结果表明,适当缩短排桩间距,可提升排桩的减隔振效果,最佳排桩间距为0.6m;适当增加排桩桩长,可提升排桩的减隔振效果,最佳桩长为12m;适当增加排桩排数,可提升排桩的减隔振效果,最佳排桩排数为3排。

轨道交通运行引起的场地振动实测研究现状

随着快速轨道交通的发展,轨道交通运行所带来的振动影响越来越严重,而已有的轨道交通运行引起的场地振动实测研究,大多集中在列车速度较低的情况下,已无法解决现行问题。本文通过对轨道交通运行引起的场地振动的现场测试进行评述,总结了目前该实测研究中存在的问题,提出尚需进一步研究的建议。今后的研究需综合分析各种因素对地面振动和地基动应力的影响,从而更好地控制振动,以便提出有效且经济的减振隔振措施,以期为该领域的深入研究提供一些建设性意见。

高坝泄洪诱发场地振动传播问题的有限元-无限元耦合分析

高坝泄洪引起巨大水流脉动荷载产生的振动,沿河谷向上下游传播,结果会导致场地振动,对周围建筑物及居民正常生活造成不利影响。通过引入"有限元-无限元"理论,研究建立包含泄水建筑物、地基、周边场地土体以及无限半空间的有限元-无限元耦合模型,研究多振源联合激励模拟方法,分析高坝泄洪诱发场地振动的传播问题。结果发现,将同时采集到的引起场地振动的5处激励源视为5个独立的、不相关的等效荷载,通过无限元来处理边界条件,计算结果与原型观测结果更为接近。古河道区域场地振动强度相对较大,沿水平面传播初期强度变化不大,后期衰减迅速;其余区域振动强度较小,传播初期振动衰减迅速,随着距离的增加,衰减变得缓慢。振动能量初期大多为0.5~4.0 Hz的宽频振动,随着振动向下游传播,振动能量频带越来越集中,且低频能量衰减迅速。垂向传播过程中,覆盖层处的振动强度在同一个量级波动,振动频带较宽,振动传递至场地浅层泥岩层后振动强度迅速减小,频带逐渐变窄,且低频逐渐被土体过滤,传递至深部砂岩层后,振动强度可忽略不计。

无碴轨动车组运行引起的场地振动试验研究

为研究场地振动加速度衰减特性,对我国首条无碴轨道试验段—渝遂铁路的CRH2动车组运行的场地振动进行了实测。基于最小二乘法,拟合了场地竖向加速度振级的一阶指数和二次多项式衰减经验公式后分析表明:一阶指数函数衰减模型更符合实际。应用正交经验模式分解法和Hilbert变换对场地竖向振动加速度信号进行频谱分析,得到了振动信号的Hilbert边际谱;对比分析表明:Hilbert边际谱较Fourier谱能更好地反映动车组引起的场地振动信号的频谱特性。

射流簇底流消能泄水诱发场地振动特性研究

射流簇底流消能具有消能率高、低雾化影响等优点,但流态复杂,易诱发下游场地振动。通过对某大型水电站泄水下游场地振动原型监测,揭示了场地振动响应的随机分布规律、时域数字特征,利用水工模型试验,分析了场地振动频域能量分布特性,探明了振源。结果表明,场地振动过程表现为连续型平稳随机振动并伴有冲击特征;场地振动主频为0.5-3.0Hz,与消力池水流脉动主频基本一致;水流脉动荷载为场地振动的振源,为振动量预测及减振抑振措施提供了参考依据。

高坝泄洪消能诱发场地振动的预测方法

为准确预测高坝泄洪消能诱发的大范围场地振动,通过原型观测和水工模型试验有机结合的方法,分别获取"响应"和"激励",避开准确模拟传播过程的难题,利用"激励-响应"间相关关系进行场地振动的预测。结果表明:泄洪消能诱发的场地振动为低频连续型平稳随机振动,主频在1. 5~3. 5 Hz,与地质条件、泄洪流量、运行方式密切相关;模型试验点脉动压力主频频段滤波、合成后的面脉动压力与场地振动响应呈良好的正相关关系,在各级泄洪流量、不同运行方式下,振动响应预测值与现场振动响应实测值误差均在10%以内,预测精度较高。

高速列车作用下场地振动的分析方法及特性研究

基于车辆动力学和有限元-无限元结合方法 ,建立高速列车-无砟轨道-路基-场地土动力相互作用三维数值分析模型,提出一种研究高速列车引起周围场地振动的分析方法,计算列车荷载作用下周边地基土的动应力和动位移,与既有文献中的结果对比验证本文方法,分析地基土性状对高速铁路场地振动的影响。该模型利用ABAQUS软件,同时结合FORTRAN、MATLAB程序模拟高速列车在钢轨上的实时运行,考虑轨道不平顺,将无限元作为地基土的边界,与模拟地基土实体的有限单元进行耦合,较好解决了振动波在模型边界的反射问题,为列车、轨道、路基系统动力学和轨道交通环境振动分析提供了新的研究思路和计算方法。

高拱坝泄流诱发地基场地振动特性及泄流方案优化研究

为解决高坝泄流诱发地基及场地振动而导致的泄流安全问题,依托乌东德水弹性模型,研究了开孔方式和流量对边坡振动分布特性和水垫塘底部基岩的影响,并进一步探究不同流量级的减振优化方案.结果表明:①水垫塘底部基岩的振动分布主要受水舌落点位置影响,振动加速度峰值出现在水舌落点区域附近.流量对水垫塘基岩及边坡振动的影响,在不同开孔方式下存在一定差异.表孔泄流时,水垫塘基岩的振动量值随流量增加整体上呈先增大后基本保持不变的趋势;中孔泄流时,底部基岩的振动量值与流量呈明显的正相关关系;表中联合泄流时,当表孔开孔数大于中孔开孔数,较小流量也会诱发较大的基岩振动,当表孔开孔数小于中孔开孔数,基岩振动与流量呈大致的正相关关系;②边坡767 m高程处振动分布趋势与水垫塘底部相仿,量值有所减小.边坡827 m高程处的振动情况较为复杂,随流量变化没有明显分布规律;③同流量级下,中孔泄流、表孔开孔数小于中孔的开孔方式诱发振动较小,表孔泄流和表孔开孔数大于中孔的开孔方式诱发振动较大;④流量较小时,可优先采用中孔泄流,此时地基和边坡振动均比较小.流量较大、超过表孔和中孔单独泄流最大流量时,表中联合泄流应确保中孔开孔数大于表孔,同时适当增大表孔开孔数,分散水舌能量.

无砟轨动车组运行激励场地振动谱分析

为研究CRH2动车组在无砟轨道段运行引起的场地加速度振动的频谱特性，本文对我国首条无砟轨道段（渝遂铁路二岩隧道一湾里头隧道段）动车组运行时的场地振动进行了现场实测；对实测竖向振动加速度时程进行1／3倍频谱分析表明：地面竖向振动加速度随着与振源距离的增大而明显衰减，随车速增大场地振动强度增强；应用正交HHT变换，对加速度时程进行了Hilbert谱分析，获得了地面竖向振动加速度的主频为10—120Hz、振动传播高频成分衰减较快等频谱特性；最后，将Hilbert边际谱与傅里叶谱进行了对比分析，得到了两种方法分析振动信号频谱特性表现出的差异性。

高坝泄洪诱发场地振动响应分析及传播规律

为研究高坝泄洪诱发场地振动的问题,提出一种基于黏弹性人工边界的有限元数值模拟和水力学模型试验相结合的方法计算场地振动响应。以国内某工程为例,计算不同工况下场地振动响应,分析泄洪量和泄洪调度方式对场地振动的影响,揭示不同岩体条件下振动波的传播规律。结果表明:该工程各种泄洪方式都不会对周边居民的生活造成影响;泄洪量越大,下游场地振动响应越大,当3个溢洪洞泄洪条件一致时,采用2号洞泄洪最不利;同等泄洪条件下,采用4洞均分泄洪的振动响应小于按设计开度泄洪的振动响应;模型范围内放大振动波的主因是断层左右岩体性质的差异,断层的存在进一步加大了放大效应。

多孔出流泄洪消能特性与场地振动响应分析

为研究多孔出流泄洪消能特性与场地振动响应,文章以向家坝工程为例,参考原型调度情况,模拟4种不同调度方式下的泄洪过程,得到4种计算工况下流场、冲击压强、紊动能与紊动强度值,从水动力学角度分析不同调度方式下的消能特性以及消力池处紊动强度与场地振动响应的关系。结果表明:各计算工况泄洪消能效果良好;泄流量一定且开启孔口数相同时,通过改变孔口调度方式可进一步提升消能率;消力池底板和边墙处紊动强度计算幅值与原型观测振动加速度峰值显著相关,其中底板处紊动强度与场地振动正相关,边墙处紊动强度与场地振动负相关。根据计算结果,文中提出可供实际工程参考的优选调度方案。

场地振动响应与地铁运行速度的变化特征分析

对北京某地铁隧道洞壁及场地土进行竖向振动多测点联合测试,以分析场地振动响应随地铁列车运行速度的变化特征,结果表明:隧道壁和地面振动强度随列车车速的增加而增加;地铁运行诱发地面振动卓越频率随列车车速增加而降低,地面振动在10~25Hz的中频段随车速增加而降低,在25~125Hz的中高频段随车速增加而增加;盾构区间隧道段洞壁到场地土振动表现为显著衰减特征。

冲孔灌注桩施工至不同土层引起的场地振动测评

本文结合工程现场实测,研究冲击钻成孔灌注桩施工至不同土层时引起的场地振动效应,并对振动对周边建筑及环境可能引发的影响进行了分析。研究结果表明场地速度峰值基本随着冲孔深度加深而减弱,但岩性较好土层其引发的振动量级亦较大;对振动效应进行评价时应根据具体情况及需求选择适当的评价标准。

高速列车运行引起路基-场地体系振动特性研究

基于子结构法思想,把轨枕-路基-场地体系从列车-轨道-路基-场地这一耦联的大系统中分离出来。以荷载输入等同于一种边界条件,采用高速列车以265km/h和300km/h的速度运行时现场实测竖向速度时程作为荷载输入尝试,以ABAQUS软件为计算平台,考虑土的动力非线性特性,研究了以这两种速度不同组合的双线和单线高速列车运行引起路基-场地体系动力反应,初步探讨了其规律。

地铁列车运行的环境振动影响分析(Ⅰ)——场地时域振动分析

通过建立有限元分析模型,研究列车移动荷载作用下横观各向同性场地土时域振动传播规律。研究表明,土体的振动总体上随着距离轨道中心线距离的增大逐渐减小,但在土体中显著存在振动加强区域,需要加强对沿线建筑物的减振研究。

抽水蓄能电站管道水力振动在围岩中的传播规律研究

针对抽水蓄能电站运行引发的场地振动问题,以某抽水蓄能电站为例,建立“水力荷载-管道-围岩”有限元-无限元耦合模型,研究抽水蓄能电站管道水力振动在围岩中的传播规律,为减振提供技术支撑。首先基于水力振动理论、传递矩阵法和水力阻抗法建立抽水蓄能电站管道水力脉动荷载计算方法;然后采用耦合模型系统分析了弹性模量、阻尼、机组运行状态等变化对管道水力振动在围岩中传播的影响,并给出减振措施。计算结果表明:随着岩石弹性模量的增大,管道水力振动在围岩中衰减速率变慢,由管道水力振动引起的场地振动增大。当围岩阻尼比从0.02增大到0.30时,管道水力振动引起地表的振动强度不断减小。阻尼比从0.02增加到0.10时,地表振动强度衰减了85%~97%;阻尼比从0.20增大到0.30时,地表振动强度衰减了0.1%~1.0%,变化比较平缓。对于该抽水蓄能电站,当运行更多机组时,引发的地表振动更大,且该电站在抽水运行时较发电运行时引发的场地振动强度更大。

地面交通荷载引发的场地振动实测分析

对城市地面交通引发的场地振动进行现场实测,基于实测数据,在时域和频域内分别统计分析了公交车引发的振动随距离的衰减规律,统计结果表明,衰减速率在近振源区域明显大于远振源区域,振动的影响范围在距振源50m以内的区域;由公交车引发的振动在影响区域内的卓越频带为7～20Hz,其中心频率约为11Hz。最后,亦比较了采用面源荷载引发振动的地表响应经验公式的预测值与实测值,结果表明,经验公式在应用于本文的测试条件时,可能会低估振动水平。

公路交通荷载作用下场地微振动响应分析

随着高科技电子产业的快速发展,公路交通荷载对电子厂房精密设备的微振动影响引起人们的广泛关注。为研究交通荷载以不同行驶状态在道路行驶对场地振动响应的影响,对上海某一工业园区进行满载卡车以不同行驶状态通过时引起的场地振动响应测试与分析。研究发现:改变卡车编队方式引起的场地振动响应自大到小依次为串行、并行、单车行驶;卡车行驶速度越快,引起的场地振动响应越大,衰减速度越快;改变卡车行驶方式,匀速行驶引起的场地振动响应大于制动行驶。

基于K-medoids分类的场地微振动振源识别方法

各类精密实验室及半导体生产厂房都具有隔振设计,但周围仍可能出现一些超限振动,为找到经隔振设施后转变为微振动的干扰源,需对检测信号进行微振盲源分类与识别;因瞬态微振动信号低频、低幅值、持续时间短的特性,传统振动信号分析手段很难解决此问题,因此本文提出一种基于K-medoids分类的场地微振动振源识别方法。将长期监测数据通过预处理后进行端点检测算法截取瞬态微振动信号;对提取到的信号进行归一化梅尔滤波系数特征提取,构成特征矩阵;将特征矩阵进行基于动态时间归整距离的K-medoids算法聚类,并对场地周围包含的振源数进行估计;对各分类结果进行混合高斯模型建模,采集怀疑振源的数据,并由模型概率阈值判断识别,找出影响严重的干扰源。利用某场地24 h长期监测数据进行实验,成功找到该场地平均幅值最大和出现频次最高的两类干扰振源,分类正确率达到90.57%,识别率达到96.8%,证明了本文方法的有效性和准确性。

场地微振动及其强度特征分析

以典型观测资料,对场地微振动强度的评价方法以及振动强度的最大值、平均值和均方根值特征进行了分析。对数字化数据的峰值取法进行了论述,并给出不同场地的24小时微振动强度观测结果和特征分析。