地铁运行引起邻近建筑物振动的实测与数值模拟研究

文章以郑州地铁2号线某区间隧道侧穿商业楼为背景,开展地铁运行引起邻近多层建筑振动的现场实测,分析建筑物各层楼面振动的时频特性并进行振动评价。在此基础上,采用ABAQUS有限元软件建立轨枕-道床-隧道-地基土体-建筑物的三维有限元模型,深入探讨地铁运行引起邻近建筑物振动的规律,分析隧道埋深、建筑物层数、隧道距建筑物距离等参数的影响。结果表明:地铁列车直线段运行引起该邻近建筑物的振动以竖向振动为主,多层建筑竖向振动量级随楼层升高而增大;地铁2号线近距离行驶引起建筑物的振动不满足VC-B要求,可能会对精密仪器设备运行产生负面影响。建筑物形式对楼面振动影响较大,多层建筑楼面的振级随楼层升高而增大,高层建筑楼面振级分布较复杂,且在顶层出现明显的鞭梢效应。当隧道与建筑物水平距离不变时,随隧道埋深增加,建筑物楼面振级也随之增大;区间隧道埋深不变时,随建筑物距隧道距离的增大,建筑物楼面振级随之降低。此外,地铁引起多层建筑与高层建筑楼面振动频谱特性存在明显差异,多层建筑各楼层振动主频均相近,而高层建筑的中间楼层振动主频明显小于底层和顶层的振动主频。

环境振动检测仪振动计权加速度级的不确定度评定方法研究

在环境振动检测仪校准项目中,其各测量点输出值与理论值的偏差是关键参数。本文针对环境振动检测仪计量特性,选用低频振动校准装置进行校准,以"环境振动检测仪振动计权加速度级"为例给出了不确定评定实例。

螺旋桨激励下船舶推进轴系振动试验及数值分析

针对船舶航行过程中,螺旋桨激振力产生船舶尾部的扰动源,对尾轴承的振动磨损影响较大,开展激励力下尾轴承振动试验不可或缺。采用有限元方向建立船桨舵一体化模型,仿真计算自航过程中螺旋桨水动力特性,建立螺旋桨水动力特殊相似关系及换算方式,进行模拟螺旋桨水动力作用下尾轴承位置振动试验。结果表明,在尾轴承处,相同激振力作用下,随着推进轴系转速的增加,各方向加速度及位移的振动响应变大;施加任意不同激励力,各方向振动加速度级和振动位移都会变大。同一转速下,随着施加载荷的增加,尾轴承处的振动加速度级及振动位移逐渐增加。本文研究得到的螺旋桨水动力对尾轴承影响的一般规律,为推进轴系减振降噪提供一定理论支持。

综合性地铁车辆段车致振动特性实测与分析

为研究将上盖物业设计在内的综合性车辆段在地铁列车正常运行时所导致振动的振源特性和振动的传播规律,对北京某新建的地铁车辆段现场实测,基于实测数据对该车辆段运用库和咽喉区的振源特性和振动传播规律进行了研究分析。结果表明:一体化综合性车辆段的运用库地面处结构柱上的主要振动频率在130~165Hz,二层结构柱处的主要振动频率在12~50Hz,高频振动衰减较快,低频振动衰减较慢;运用库楼板中间的振动加速度大于同层结构柱底部楼板,地面处振动加速度随距轨道水平距离的增大而减小,楼板中间振动加速度随着层高而减小;运用库二楼和三楼结构柱的振动加速度级大于地面结构柱,16~50Hz范围内的振动加速度级沿层高出现放大情况,类似工程中楼板等结构的自振频率要尽量避开该范围;运用库中距离列车线7.5m处、二层小汽车库以及三层平台的环境振动均满足《城市区域环境振动标准》规定的振动限值标准。运用库的振源VL_(Zmax)为66.7dB,咽喉区1的振源VL_(Zmax)为80.2dB,咽喉区2的振源VL_(Zmax)为91.3dB,此次实测中,咽喉区在相同的轨道结构下,车速越快,振动加速度级越大。

吊舱推进器结构振动仿真与控制措施

吊舱推进器(POD)作为船舶动力装置,其螺旋桨在驱动船舶航行的同时,也激发了电磁振动、机械振动和水动力振动,其中水动力振动为最主要振源。吊舱推进器与船体基座通过法兰安装,其引发的振动通过基座法兰传递至船体。针对水动力振动对船体的影响,建立吊舱推进器结构模型。通过有限元分析方法将螺旋桨载荷施加于模型,并在基座处设置测点,分析测点振动特性并提出振动控制措施,为产品减振降噪设计提供参考。

铁路高架车站车致振动实测与理论分析

为了研究铁路高架车站不同区域的环境振动规律,针对某客运专线高架车站,分别在轨道梁跨中、办公间、候车厅布置了三向振动测点,测试了高速动车组以正线速度通过时高架车站内不同区域的环境振动水平,从振动加速度时程、振动加速度级、频谱三方面分析了试验数据;利用车-线-桥耦合振动理论,研究了轨道梁动力响应和列车走行性.研究结果表明:办公间的Z振级达80.7 dB,超出规范限值0.7 dB;高架车站环境振动以竖向为主;办公间竖向振动持时比水平振动长15%;候车厅楼板的横向振动比轨道梁振动持时长1.03 s;振动在由轨道梁向车站楼板传递的过程中,高频振动比低频衰减快.

基于振动信号的电容器噪声水平计算方法

电容器装置的噪声是换流站中噪声来源的主要因素之一,而对单台电容器噪声水平的计算方法进行研究对合理评估整个电容器装置的噪声水平有着重要的意义。本文从单台电容器噪声的产生机理入手,即电极间的电场力将使电容器的外壳振动并最终变为噪声辐射出去,分析了噪声水平与表面振动信号之间的关系并给出其计算公式。在实验室建立了电容器表面振动和噪声信号测试系统,测量了在不同条件下电容器表面振动加速度信号,通过频谱分析验证了测得振动数据的有效性。根据文中的计算方法计算得到单台电容器的A计权声压级水平,并与半消声室内的实测噪声数据进行比较分析,验证了该计算方法的正确性。

高架轨道交通附近自由地表振动试验研究

针对某城际快铁高架桥列车运行引起的附近自由场地环境振动进行现场测试。结果表明,在近场测点,加速度时程呈明显列车周期性加载现象;随距离的增加,振动快速衰减,并在7.5 m处有反弹增大现象;距线路越远,振动衰减越慢,地面振动加速度级随距离的变化满足对数关系;高架轨道交通引起的地面横向水平振动加速度级较竖向大3.9～9.0 dB;地面竖向振动优势频率范围10～100 Hz,横向振动频率主要在4～100 Hz,低频振动较高频振动传播距离更远;双线高架桥引起的环境振动偏载效应突出;振动加速度级随车速的变化规律为0.036～0.049 dB/（km·h^-1）。

地铁车辆段库上建筑环境振动影响规律研究

地铁车辆段物业开发已成为大城市建设的热点,为了研究地铁车辆段库上建筑振动影响及分布规律,对北京某车辆段地铁振动进行现场实测,获得库内道床、柱及库上建筑各层地铁振动数据;建立柱-平台-建筑三维精细化有限元模型,以实测加速度作为输入激励,采用考虑列车行驶效应的多点输入加载方式,在并行计算平台上对地铁车辆段库上建筑振动进行数值模拟计算,模型计算结果与实测结果吻合较好。实测与数值计算结果表明库上建筑受地铁振动影响明显,建筑振动以竖向为主,楼板振动程度与自身固有频率有关,楼板自振频率应尽量避开地铁振动主频范围。

振动分析在离心泵空化监测中的应用

通过安装在不同测点位置的加速度传感器获取了离心泵的空化信号,利用时域和频域分析手段进一步探索离心泵空化的特点和规律。实验结果表明:位于泵壳上的测点B对空化更加敏感,更适宜作为空化监测点;空化前后,振动信号呈现出了先增大又逐渐减小的趋势,且在6 kHz和8 kHz出现明显的峰值;5 kHz～8 kHz和8 kHz～12 kHz频带振动加速度级以及5 kHz～12 kHz宽带振动加速度级在空化后都有10 dB左右的增大,能够明显地反映出空化的变化趋势,可以作为空化监测的特征量。

基于多点输入的地铁引起房屋振动评价研究

建立结构二维有限元分析模型,利用现场实测地铁运行引起地面振动加速度时程记录,采用多点输入,计算刚性地基上一框架结构由于地铁运行引起的振动加速度值;在此基础上,利用傅里叶变换计算1/3倍频程1Hz～80Hz内各频段对应的振动加速度级。利用同样的计算模型,采用一致输入和行波输入计算结构的振动强度;比较三种激励方式的计算结果,从而考察行波效应等对结构振动的影响。对地铁引起房屋振动做出评价。

地铁引起建筑物振动评价研究

因为不能直接量测地铁环境中拟建建筑物的振动,介绍基于理论计算分析对地铁运行引起建筑物振动的评价方法。由于地铁隧道底面振动记录资料缺乏,量测困难;列车-轨道-地基系统的模拟不尽完善。针对上海地铁隧道正上方某拟建建筑物的振动问题,建立上部结构的刚性地基有限元模型,输入场地实测地面振动加速度激励,计算结构振动在时域内的响应。利用傅里叶变换,对结构时域内的响应进行频域分析,根据国家标准对地铁引起建筑物的振动做出评价,从而为地铁环境中建筑物防振设计提供依据。

桥建合一车站列车振动舒适度评价方法研究

针对铁路和城市轨道交通列车运行给桥建合一车站带来的振动舒适度问题,总结了目前振动对建筑舒适度分析和评价的基本方法和标准,探讨了桥建合一车站列车振动候车舒适度的分析和评价方法。以某桥建合一客运站为例,采用加速度振动级方法,根据《城市区域环境振动标准》对其振动舒适度进行分析和评价,所采用的基于国家标准的评价方法可供同类车站分析与评价参考。

复合材料螺旋桨模型的应变模态与振动特性

采用有限元模态算法和应变模态测量试验对比金属桨和碳纤维桨模型的固有频率、位移和应变模态振型,试验测得铜桨和碳纤维桨的前三阶固有频率与计算值相差分别在3%和12%以内。碳纤维桨各阶固有频率均比铜桨要小,应变模态振型相似,前者结构阻尼是后者的4倍左右。计算二者在流域中的湿模态,铜桨的前四阶湿模态固有频率比干模态减小18%~33%,碳纤维桨减小54%~64%。研究铜桨和不同铺层碳纤维桨之间的振动特性,得出有利于减轻振动的纤维铺层方式,优选出的碳纤维桨总振动加速度级（TAL）比试验用碳纤维桨降低2 d B。

地铁列车运行引起的环境振动评价

随着城市地铁建设的快速发展,地铁运行引起的环境振动问题引起了社会的广泛关注。以软件ABAQUS为计算平台,给出了模拟地铁列车振动荷载的表达式;采用修正Martin-Seed-Davidenkov动粘弹塑性本构模型描述土的动力特性;分析了地铁列车运行引起的地表振动特性;以地表振动加速度振级表征地表振动强度,对地表振动强度进行了分析和评价,为地铁线路选线和地铁沿线邻近建(构)筑物的减隔振设计提供一定的依据。

基于某城市地铁激励的邻近建筑振动响应预测

研究目的:某城市地铁正在建设,为取得较为可靠的地铁运行对邻近建筑振动影响的预测精度,有必要对地质条件较为特殊的该城市地铁沿线开展特定研究。本文针对该城市中软Ⅲ类场地土,建立地铁列车-轨道垂向耦合振动数值模型及隧道-土体-建筑有限元模型,参考该城市地铁参数,对邻近地铁的一般建筑在地铁运行时的振动响应作出理论预测。研究结论:(1)地铁邻近建筑的振动主频体现为结构的自振频率,且建筑低层存在地铁激励的中高频反弹区;(2)列车车速和单双线运行将显著干预邻近建筑的振动响应峰值,但对建筑的振动形态无明显影响;(3)多层建筑至隧道中心水平距离在5 m范围内,小高层与高层建筑在10 m范围内或30~40 m的振动放大区内,车速超过60 km/h时,邻近建筑全部或部分楼层振动响应可能超越相关振动限值,需进一步考虑减振控制;(4)该研究结论可为地质条件相似地区的地铁设计施工及未来的振动控制提供理论和技术支持。

板壳结构振动特性的等效机械导纳法

针对线衔接下耦合结构振动传递难以求解的问题,提出具有普遍意义的等效机械导纳方法。以铺板与圆柱壳线衔接结构模型为研究对象,计算各结构的平均振动响应,并与实验结果进行对比,理论计算与实验测试结果一致性良好。研究表明:提出的等效机械导纳法能够有效地计算板壳耦合结构的振动响应特性,且求解过程简单,适于复杂耦合系统振动分析。

地铁车辆段试车线诱发上盖住宅振动的实测研究

为了研究地铁车辆段试车线列车运行诱发上盖住宅的竖向和横向振动特点及传播规律,针对国内某地铁车辆段试车线上盖住宅进行了现场实测,获得了列车以不同车速运行时上盖住宅各层的竖向和横向振动实测数据,并分析了楼板振动在时域和频域内的振动特点及衰减规律,探讨了不同车速对上盖住宅楼板振动的影响规律。结果表明:当地铁车辆段试车线列车正常运行时,上盖住宅竖向振动明显大于横向振动,在上盖住宅5层出现最大振动响应,其竖向和横向分频振动加速度级峰值分别为75.71dB和56.04dB,对应频率均为40Hz;车致振动沿上盖住宅向上传播时,各楼层的竖向和横向振动随层高增大呈放大趋势,但在靠近顶层位置出现振动衰减,且竖向振动在低层的放大效应更明显;列车速度对上盖住宅的振动响应有较大影响,振动响应总体随列车速度增大呈放大趋势,但并非车速越大振动响应越大,建筑物各层楼板振动响应取决于不同车速下振动波的振源荷载特性和建筑物楼板本身的动力特性。

工程卡车行驶引发地面振动特性研究

针对城市道路行驶工程卡车引起周围地面振动问题,引入路面不平整函数,建立工程卡车的七自由度运动模型方程;利用FlexPDE软件求解出车轮激励,并施加于道路土体有限元模型上;在此基础上,研究了车辆引发地面振动的传播规律,并讨论车速、载重、路面特性对周围地面振动的影响。结果表明:近振源范围内,地面竖向和横向振动衰减速率明显高于远振源区域;速度和载重的增大对地面振动影响显著;随着路面不平整波长的提高,地面振动响应往往会降低。

列车引起饱和土场地地面振动实测分析

为了研究列车经过引起的环境振动在饱和土场地的传播特性,对滨洲(哈尔滨到满洲里)铁路大庆市龙凤湿地段列车经过引起轨道附近地面振动进行现场观测。通过振动级通用方法计算得到线型台阵各实测点三分之一倍频程各中心频率的加速度振动级,对比研究客、货两类列车引起的振动加速度幅值和加速度振动级衰减关系。结果表明:随着距轨道中心线距离的增加,加速度幅值和加速度振动级逐渐减小;列车经过时,在30 Hz^80 Hz频段振动加速度级增加;列车运行速度对振动加速度级的影响比载重和车厢数大。