第十届中国花卉博览会世纪馆大跨度旋转楼梯结构设计与分析

第十届中国花卉博览会世纪馆大跨度旋转楼梯累计旋转角度1 080°,最大悬挑尺寸为9.8m。为满足建筑对楼梯形态的要求,整个旋转楼梯结构采用以内梯梁为支撑的单边悬挑结构体系。以SAP2000建立简化分析模型,并对不同边界条件进行对比分析。结果表明采用边界铰接模型可以大幅降低梯梁的应力比,而竖向位移并未显著增大。采用三向人行激励荷载对旋转楼梯舒适度问题进行分析,由于其复杂的空间螺旋特性,人行激励下存在较大的竖向和横向加速度,未能满足规范要求,需采用TMD减振措施来缓解人行荷载下的舒适度问题。此外由于弧形梯梁单边悬挑,存在较大扭矩,受力状态比较复杂。分别从强度、局部稳定和整体稳定三个方面对旋转楼梯进行校核,并采用ABAQUS有限元软件对旋转楼梯壳元模型和简化模型进行对比分析。结果表明:简化模型与壳元模型计算结果相近,并且弧形梯梁的强度、局部稳定以及楼梯整体稳定均能满足规范要求,且具有一定的安全储备。

基于钢弹簧装置的隔振减震结构设计方法

针对目前钢弹簧隔振减震装置在结构设计过程中在实用性和最优性上的不足,研究在对钢弹簧隔振减震装置试验研究和数值模拟研究的基础上,提出一种实用有效的钢弹簧装置隔振减震结构设计方法,该方法可以对装置竖向和水平向参数进行设计,以满足竖向隔振和水平向减震的控制要求,通过对四合院工程案例的隔振减震结构设计,验证设计方法的合理性。研究成果可为钢弹簧隔振减震装置在结构振动控制设计应用提供参考和指导。

钢弹簧隔振减震装置性能试验及其结构振动控制参数分析

近年来,由钢弹簧隔振器和阻尼筒组成的钢弹簧隔振减震装置,被用于地铁沿线建筑结构的振动控制。目前,该装置在多向控制性能测试试验和参数分析研究方面存在不足,实际工程中大多采用验算法来满足设计要求,设计过程在实用性和最优性上存在不足。研究分别从竖向和水平向上进行了钢弹簧隔振器压剪性能试验和阻尼筒耗能试验,分析得到隔振器力学性能参数和阻尼筒耗能性能参数;接着以应用该装置的20层Benchmark模型为研究对象,通过数值模拟计算分别对竖向环境激励和水平向罕遇地震动输入下,隔振减震装置参数对结构振动控制效果影响进行了系统分析,研究分别给出了装置中隔振器和阻尼器有效性能参数的取值范围。研究成果可为钢弹簧隔振减震装置的结构振动控制应用提供参考和指导。

重庆人和街小学教辅用房地铁上盖隔振设计研究

重庆人和街小学教辅用房项目其下部建筑功能为地铁站点,上部建筑功能为学校教辅用房,学校建筑对振动控制要求较高。以该项目为实例,对地铁上盖建筑从隔振原理、隔振设计、抗震设计、隔振层设计、构造设计、施工及监测等方面进行了较全面的阐述,解决了地铁运行引起的结构振动问题。对于上下盖结构共建的情况,本文中项目采用钢弹簧隔振支座后,通过合理设计,保证结构受力安全合理,确保上部建筑功能正常使用;对减轻下部轨道引起的上部结构振动有较明显效果,减振后上部结构满足规范中振动控制限值的要求。可作为类似项目设计参考。

不同轨道结构地铁噪声辐射测试及分析

对某地铁普通整体道床地段与钢弹簧浮置板道床地段隧道内和车内噪声进行测试,研究列车内外噪声辐射大小及频谱特性。研究结果表明:隧道内距离轨面越近,噪声越高,说明轮轨噪声为主要噪声源;同一轨道区段,不同车厢内噪声峰值频率相同,但是噪声峰值有略微区别;浮置板地段,隧道内噪声在40 Hz~125 Hz频段,车内噪声在20 Hz~400 Hz频段较普通道床地段有所增大,其他频段隧道内和车内噪声均不大于普通道床地段;对隧道内和车内噪声的1/3倍频程声压级曲线进行A计权处理,普通道床和浮置板道床地段声压级峰值频率较计权之前均变大,计权后普通道床地段和浮置板地段车内噪声等效声级相差很小,不到1 dB(A)。

青岛地铁3号线钢弹簧浮置板应用

根据青岛地铁一期工程(3号线)环境影响评价报告,需要对沿线文物保护单位、居民住宅、学校和医院等振动敏感点采取减振措施,在其中一些敏感点设置钢弹簧浮置板道床.结合地铁隧道结构断面,设计钢弹簧浮置板,并通过有限元软件创建钢弹簧浮置板有限元模型,对浮置板有限元模型进行模态分析和隔振效果研究,并进行了现场测试.结果表明:相对于普通道床,中量级钢弹簧浮置板道床插入损失达到15dB以上,重量级钢弹簧浮置板道床可达18dB以上,二者均具有明显隔振效果.

钢结构吸收塔风致振动减振分析及应用

为解决钢结构吸收塔等塔类结构在风致振动下振动过大的问题,本文采用SAP2000有限元分析软件,建立了钢结构吸收塔有限元模型,进行了模态分析及风荷载作用下的振动响应分析。根据DEN HARTOG优化准则,确定了调谐质量减振器的有效质量、调谐频率、最优阻尼比等关键参数,并进行了减振分析及抗震核算,分析结果表明其减振效果显著。根据TMD设计参数,制造了TMD产品,并对安装减振器后的结构系统进行了现场实测,对测试结果和理论分析结果进行了对比,验证了设计分析方法的合理性。项目研究成果可为轻质钢结构吸收塔等类似项目结构振动控制的研究提供参考和指导。

钢弹簧浮置板浸水时的减振效果实测分析

对某地铁状态正常的钢弹簧浮置板段、一侧隔振器浸水段、两侧隔振器浸水段和普通整体道床段的过车响应进行现场实测。结果分析表明，钢弹簧浮置板作为特殊减振轨道结构，具有良好的减振效果。状态正常的浮置板相对于普通整体道床减振效果可达16．8dB（隧道壁Z计权振级插入损失），随着浸水量的增加，减振效果逐渐减弱，分别为9．8dB（一侧浸水）、0．6dB（两侧浸水）。浸水对16~200Hz频段的减振效果影响明显，对16Hz以内频段的减振效果基本没有影响。

地铁列车激励下岩石场地振动传递特性测试分析

为分析地铁列车运行引起岩石场地振动传递特性,选取青岛某地铁线路区间,对正常运营的地铁引起隧道及地面垂向振动进行同步测试分析。结果表明:1)隧道与地面振动主要集中在50~200 Hz,隧道200 Hz处的振动最为显著,地面60~80 Hz的振动最为显著。地面距离隧道中心线90 m范围内,振动呈波动衰减,在距离隧道中心线30 m与75 m处,存在2个振动放大区,相对于其前一测点,均在8~25 Hz与60~80 Hz频段有所放大;2)隧道壁至地面振动传递损失曲线均近似呈V型分布,高频段振动传递损失较低频段大,传递损失基本在20~25 Hz附近最小,大部分测点在此频段传递损失出现负值,说明此频段附近振动加速度从隧道壁传递至地面有放大现象;3)地铁列车运行引起青岛岩石场地振动传递特性与其他场地类别相比有相似性也有差异性,测试结果可为青岛地铁后期线路规划对地面环境振动影响提供参考。

预制式钢弹簧浮置板的研制与应用

为进一步提升钢弹簧浮置板综合性能、施工速度和质量,满足施工期振动控制和既有线减振升级改造等需求,研发了一种预制式钢弹簧浮置板。系统梳理了预制式钢弹簧浮置板的研发背景,介绍了预制式钢弹簧浮置板系统设计和应用情况。经过理论分析、室内静载和疲劳试验,以及试验段建设运营及现场测试,验证了其安全性和有效性。预制浮置板道床以其高品质、施工方便高效等优势正逐步成为特殊和高等级轨道减振技术的首选。

钢弹簧浮置板浸水对减振效果及振动传递的影响

根据某地铁曲线地段现场实测数据,针对钢弹簧浮置板浸水对其减振效果及振动传递的影响进行分析。结果表明:作为特殊减振轨道结构,钢弹簧浮置板能有效地衰减道床面与隧道壁之间的振动传递,正常工作时加速度级最大衰减量(传递损失)高达44.3 d B;浸水后在10~200 Hz频段,随着浸水量增加,道床面的加速度级逐渐减小,隧道壁的加速度级逐渐增大,道床传递至隧道壁的传递损失值逐渐减小,单侧浸水测试断面传递损失值减小至25~35 d B,两侧浸水测试断面传递损失值则降至10~25 d B;正常浮置板、单侧浸水及两侧浸水测试断面道床面至隧道壁的垂向传递函数值基本范围分别为0~0.01、0.01~0.05和0.04~0.3,依次呈增大趋势。这说明,作为振动传导体,水对10~200 Hz频段的振动传递影响显著。

类矩形盾构隧道与圆形盾构隧道振动特性对比分析

以宁波地铁3号线一期工程采用的类矩形盾构隧道为研究背景,分别建立类矩形盾构隧道和圆形隧道有限元模型,并对两种隧道结构的振动特性作了对比分析。研究结果表明:与圆形盾构管片相比,类矩形盾构管片自振频率更高,对控制管片结构与轮轨振动的共振更为有利;无论是道床中心、隧道壁还是线路正上方的地面位置,类矩形盾构隧道的振动水平均要小于圆形盾构隧道;当振动由隧道壁向地面传递时,圆形盾构隧道的振动衰减得更快;考虑地铁设计选线因素,在地面建筑敏感点位置,类矩形盾构隧道可以减少Z振级3～6 dB。类矩形盾构隧道在自身结构和线路规划等方面对地铁振动的控制均具有优势。

地铁出入段线类矩形盾构隧道振动传递特性测试分析

以宁波地铁3号线一期工程出入段线类矩形盾构隧道为研究对象,在隧道内与地面布置加速度传感器进行同步测试分析,测试分为一列列车运行与两列列车同向并行运行两种行车工况。结果表明:两列列车同向并行运行工况与一列列车运行工况相比,同一测点振动加速度有效值明显增大;各测点振动加速度级在绝大部分频段均有增大,且在4 Hz处增大最显著;两种行车工况下,过车引起的振动由隧道壁向地面各测点传播过程中,呈波动衰减趋势,高频段振动传递损失较低频段大,大部分测点在5 Hz以内频段传递损失均出现负值,说明此频段附近振动加速度从隧道壁传递至地面有放大现象;两列列车同向并行运行工况对环境振动评价影响较大,在线路设计时,建议考虑列车会车对环境振动的影响。

S型辐板车轮声辐射优化设计

为了降低铁路列车车轮在运行中产生的振动噪声,将结构动力优化原理应用于车轮结构截面优化设计中,利用轮轨动力学有限元数值模拟和边界元声学模拟相结合的方法,建立以车轮结构声辐射功率为目标函数的铁路列车低噪声车轮声辐射优化模型,运用结构振动声辐射优化理论与多参数高效寻优的遗传算法进行求解,实现低噪声车轮的声辐射优化设计。通过对优化车轮和标准车轮的振动声辐射对比分析发现,优化车轮较标准车轮在辐板处的振动减小最明显,最大振动加速度幅值由209.2m·s-2减小为194.6m·s-2,优化车轮声辐射功率较标准车轮声辐射功率在大部分频段上均有所减小,在1 200Hz与3 200Hz处降低比较明显,分别达到2.31dB和2.42dB,说明利用遗传算法对铁路列车车轮进行最优化设计是有效的、可行的,给铁路列车减振降噪提供了一种途径。