地铁致地面振动舒适度评价与放大区振动分析

为提高地铁沿线新建建筑物的舒适度,有必要在开发前对地面进行地铁车致振动测试与舒适度评价,并将地铁振动激励考虑到拟开发建筑的设计中。文中选取上海某地铁运营线正上方待开发地块进行振动测试,采用加速度时程和频谱分析对地铁致振动的传播规律开展了研究,并利用Z振级、1/3倍频程和四次方振动计量值对区域内竖向振动进行了评价。分析表明,随着测点与轨道距离的增加,三向加速度整体呈衰减趋势。距离轨道水平距离40~50 m处有竖向振动放大区,其Z振级放大效应大于加速度放大效应,Z振级值最高达79.4 dB,放大区内1/3倍频程评价在12 Hz附近均超限,应对放大区内结构采取相应的振动控制措施,提高其舒适度。研究结果可为地铁运行所致振动传播规律分析、新开发建筑的振动控制设计提供基础数据。

地铁运行引起地面局部振动放大现象的数值分析

以南昌地铁一号线穿越的土层为研究对象,建立轨道—隧道—大地的三维有限元模型,施加粘弹性人工边界,从隧道埋深,场地土层弹性模量等角度分析了由地铁运行所诱发的地面振动的传播规律。研究表明:地面振动的衰减并不是随着与隧道中心距离的增加呈严格意义单调递减,而是距离线路某一范围内存在一个振动放大区。隧道埋深越深,振动放大区出现在距离隧道越远的位置,而且振动放大区出现的次数会增加;土层越硬振动放大区越靠近隧道,振动放大区出现的次数会越多。振动放大区第一次出现在距离隧道约20 m^30 m处,振动反弹量比较大,被放大频率带主要分布在6 Hz^28 Hz,其中8 Hz^12 Hz最为集中,如果侵入建筑群,需特别关注。第二次第三次振动反弹量小,重视程度可以放宽。

地铁交通引起的环境振动的实测与分析

本文根据现场实测数据,对某地铁交通1号线沿线典型区段引起的环境振动实况和振动特性及传播规律等进行了分析研究。结果表明,地面振动Z振级主要由测点到轨道中心的水平距离决定,并且在离开地铁隧道中心线一定距离范围内,地面振动Z振级存在振动放大区。此外,本文还根据实测资料和现有研究成果提出了该地铁1号线引起环境振动Z振级的统计回归公式。该式从数学表达式的角度反映了振动信号的放大效应,可为预测或估计地铁运营诱发的环境振动提供参考。

地铁交通引起地面振动的实测与分析

根据现场实测数据,对某地铁1号线沿线典型区段地铁引起的地面振动实况和振动特性及其传播规律等进行了分析研究。结果表明:地铁诱发地面振动的振级主要由测点到轨道中心的水平距离决定,并且在离开地铁隧道中心线一定距离范围内,存在一个振动放大区;地面振动存在一个主要的响应频带,在此范围内的建筑物若其自振周期处于这一频带,则会受到地铁交通的显著影响。此外,还对地面振动实测资料进行评价分析,为评估地铁运营诱发的环境振动与城市规划设计提供参考。

地铁列车进出站相邻地下空间振动烦恼率评价

地铁列车进出站引发相邻地下空间振动影响不容忽视，基于烦恼率模型可对该振动环境中人体舒适度做出定量评价。以紧邻地铁车站的某大型地下空间为例，基于Imote2无线传感器网络平台，对地铁列车进出站阶段该地下空间楼层Z向振动加速度进行了实测，获得了时、频响应，并对响应特性做出了分析。基于计权振动加速度谱，计算得到了不同区域条件下的最大烦恼率，据此对测区设计使用条件做出了评价。结果表明：列车减速进站时相邻地下空间振动响应较大；测试区域不宜设计为人体舒适度要求较高的I类区域，但可以设计为Ⅱ～Ⅳ类区域；弹性波在地下空间楼层内传播过程中，出现了振动放大区即烦恼率回弹区，实际使用中，应对该局部回弹区域加以规避，以降低其对人体舒适度及健康的不利影响。

地铁线邻近建筑物振动特性及参数影响分析

建立了车辆-轨道-隧道及大地-房建结构空间耦合动力学模型,通过子模型间的相互作用关系实现了车辆、轨道、下部基础及房建结构的空间耦合振动分析,并通过相关现场调研和测试验证了模型的可靠性,分析了隧道埋深、建筑高度、楼板厚度、车辆运行速度等参数对建筑物振动特性和振动衰减的影响规律.研究发现,当隧道埋深在11.6m至21.6m间变化时,地表距离隧道中心线10~60m的范围存在振动放大区;隧道埋深从11.6m增大至21.6m,各楼层振级下降幅度为8.3~13.4dB,建筑物振动模态从以高阶振型为主转变成以低阶振型为主;地铁线附近建筑物层数越低,结构的振动响应越小;楼板厚度由0.15m增加至0.25m,各楼层振级下降幅度为0.9~7.4dB;车辆速度由80km/h降低至40km/h,各楼层振级下降幅度为5.7~6.9dB.可见,当地铁线路先于建筑物存在时,适当增加建筑物楼板厚度、降低行车速度、避开振动放大区是控制建筑物结构振动的有效方案.

近车站地铁运行引起的环境振动的实验与分析

选取上海地铁交通9号线沿线近车站典型区段为对象,以基于LabVIEW2010开发平台的振动测试系统进行数据采集。根据现场实测数据,分析了地铁运行时隧洞中心线对应的地表处3个方向,以及距中心线不同距离地表处垂直地面方向的振动响应实况和振动特性及传播规律。结果表明,地面振动以垂直地表方向振动为主,振动幅值距离隧洞中心线越远越小,在15m左右存在放大区,且放大的敏感频率为15~25Hz。本次实验地点靠近9号线某车站,实验数值具有一定的典型性和特殊性,可为完善该领域的研究提供借鉴和参考。

轨道交通地表振动局部放大现象成因分析

为研究轨道交通振动产生地表局部放大现象原因,利用地表落锤试验和半空间位移格林函数解析解,分析了振源位于地面和地下两种情况下单频振动的地表响应传播规律。结果表明:1)当振源位于地面时,单一频率的地表振动响应幅值随距离呈现波浪形衰减,波动间隔与其自身频率相关。地表体波和瑞利波衰减速度不同而引起的振动叠加效应是造成上述现象的主要原因。2)当振源埋置于地下时,单一频率的地表振动响应将在距振源与埋深大致相当的近场处产生一个明显的波峰或波谷,在远场衰减规律与振源位于地面的情况近似。

地铁振动对建筑物竖向楼层响应的影响研究

地铁运行导致周边建筑物出现振动舒适度问题,而楼板振动沿楼层高度的衰减规律尚未明确。为此,对地铁线路附近某高层建筑进行现场实测,分析楼板振动响应特性以及振动沿楼层高度的衰减规律;将建筑结构简化为一维交错变截面杆,递推位移阻抗函数,求得各层楼板结构频响函数,并代入实测荷载和实际结构参数计算结构振动响应的半解析解,理论分析振动放大区现象的发生机理。研究结果表明:实测楼板振动沿楼层高度的衰减呈现出曲折变化趋势,振动最大的部位出现在中间楼层;出现放大现象的楼层在基频处的共振现象更加明显。理论计算表明,地铁振动沿楼层高度呈先增大、后减小的变化趋势,振动最大位置出现在中上部楼层,且楼板跨度越小、柱和墙等竖向构件越密集,放大效应越明显;由于中间楼层具有振动放大现象,因此,不能仅通过测试底层振动判断地铁沿线建筑振动舒适度。