地铁振动环境及对建筑影响的研究概况

介绍了国内外地铁振动环境及对建筑影响研究概况,系统阐述了地铁振动的产生、传播和相关因素等理论,并进一步探讨了地铁振动的控制措施.     

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。     

地铁引起的站台邻近建筑室内振动预测分析

为了对地铁引起的站台邻近建筑楼层振动进行预测,提出并验证半经验半数值的振动预测方法,即运用实测经验法确定振源强度,有限元法分析建筑结构振动传递函数,将源强与传递函数相结合对建筑结构振动响应进行预测。利用半经验半数值的振动预测方法,对某地铁站台及其邻近建筑进行环境振动预测分析,得到地铁运行引起站台邻近建筑室内振动加速度级随楼层变化规律及其频谱特性。结果表明,半经验半数值的振动预测方法可行;地铁引起的站台邻近建筑内,随着楼层升高,低频振动受结构固有频率影响逐步放大,高频振动受阻尼影响能量衰减逐步减小,总振级随楼层增高呈先减小后增大趋势。该结果对地铁运行引起的站台邻近建筑室内环境振动预测及隔振设计具有实际意义。     

地铁引起的建筑结构振动及噪声分析

针对上海地铁附近某拟建建筑的振动与噪声问题,建立结构的有限元模型,输入场地实测地面振动加速度激励,计算结构振动的加速度响应.结合噪声预测模型,给出建筑结构内声场分布规律,并结合工程实例,对浮筑楼板隔振降噪措施效果进行分析,结果表明浮筑楼板隔振降噪效果一般.     

地铁运行引发临近建筑群低频微振动及传递规律研究

随着城市建筑群的飞速建设,由地铁运行引起的建筑群低频微振动问题越来越突出。本研究依托成都某建筑群项目,研究地铁运行对土体及建筑群振动的影响。考虑轮轨非线性动力相互作用、土体分层特性、土体-建筑相互作用关系等因素,建立地铁列车-轨道-隧道-土体-建筑群耦合动力学模型;通过现场测试掌握地铁振动源强特征,并对模型进行验证;在此基础上研究地铁动荷载下土体振动的空间传播规律及不同土层界面处的局部振动特性;评估地铁运行对建筑群的影响。研究表明：建立的动力学模型可有效用于研究地铁运行下建筑群低频微振动问题;实测隧道壁加速度卓越频率为31.5～80 Hz,实测隧道壁VL_zmax(最大z振级)主要在70.3～71 dB,实测道床VL_zmax则在94.3～125 dB;随着振动波在土体中向上传递,振动能量逐渐衰减,但是在地表附近存在一定的振动放大;土体对80 Hz以上的振动具有较强的吸收能力,随着振动横向传播距离的增大,VL_zmax近似线性减小;该建筑群中的住宅楼和商业楼均未出现振动超标。     

基于阻抗和功率守恒法的地铁车辆段上盖建筑车致振动预测模型研究

为评价地铁车辆段上盖建筑车致振动响应对人体舒适度的影响并指导减隔振措施设计,以深圳地铁某车辆段上盖钢框架结构为对象,基于波传导理论提出了计算高效的竖向振动预测模型.该模型包含两个子模型,子模型一基于阻抗法考虑竖向振动以轴向波的形式沿结构柱向上传播,以上盖平台柱脚速度作为输入预测上盖建筑各楼层柱脚振动响应;子模型二考虑梁...     

地面列车荷载作用下地屏障对建筑楼板的隔振效果分析

以某地铁车辆段咽喉区地铁地面线临近新建结构为对象,在场地土与建筑室内楼板振动测试分析的基础上,采用三维有限元分析方法,系统地研究了地屏障对建筑楼板的隔振效果及参数影响规律,计算结果表明:楼板地铁振动响应与其自振特性密切相关,地屏障材料、埋深及实施位置对隔振效果影响明显,不同楼层、房间的减振效果差异较大且规律性差,但经优化的隔振屏障对建筑楼板的平均减振效果能达5dB以上。研究成果可为隔振屏障在地铁振动控制中的工程设计与应用提供参考。     

地铁运行区域新建建筑全过程实测与数值模拟

以邻近地铁线路的某新建建筑为例,对从项目动工至建筑封顶过程中的主要节点进行全过程实测,得到地铁经过时自由场地及施工不同阶段建筑内部各楼层的振动数据。建立单体的有限元模型,采用不同的激励输入方式进行数值模拟,并将计算结果与实测结果进行对比验证,以获取既有地铁运行区域拟建建筑施工前振动预测的有效方法。在数值分析过程中,针对环境振动,提出了"原位激励"的概念。分析结果表明:一致激励输入仅适用于建筑平面尺寸较小时进行初步预测;原位激励与多点激励的输入方式计算结果准确可靠,可满足设计各个阶段的振动预测需求;根据不同的需求可分别选择采用原位激励或多点激励的输入方式进行振动预测;采用自由场地实测结果作为输入激励进行振动预测时,可将计算结果根据不同的建筑类型进行修正。该研究成果可对既有地铁运行区域拟建建筑施工前进行振动评价提供参考。     

地铁引起建筑物振动舒适度分析

针对上海地铁附近某拟建建筑的振动舒适度问题,建立结构的有限元模型,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.结合烦恼率模型,给出了基于烦恼率模型的建筑物振动舒适度分析方法,同时将分析结果与使用振动舒适度标准获得的结果进行比较,结合算例分析表明,这两种分析方法给出的分析结论基本一致,而烦恼率方法则具有更为定量化的特点.     

地铁运行区域新建建筑全过程实测与数值模拟EI北大核心CSCD

以邻近地铁线路的某新建建筑为例,对从项目动工至建筑封顶过程中的主要节点进行全过程实测,得到地铁经过时自由场地及施工不同阶段建筑内部各楼层的振动数据。建立单体的有限元模型,采用不同的激励输入方式进行数值模拟,并将计算结果与实测结果进行对比验证,以获取既有地铁运行区域拟建建筑施工前振动预测的有效方法。在数值分析过程中,针对环境振动,提出了"原位激励"的概念。分析结果表明:一致激励输入仅适用于建筑平面尺寸较小时进行初步预测;原位激励与多点激励的输入方式计算结果准确可靠,可满足设计各个阶段的振动预测需求;根据不同的需求可分别选择采用原位激励或多点激励的输入方式进行振动预测;采用自由场地实测结果作为输入激励进行振动预测时,可将计算结果根据不同的建筑类型进行修正。该研究成果可对既有地铁运行区域拟建建筑施工前进行振动评价提供参考。     

地铁所致某音乐排练厅室内二次结构噪声测试与仿真

近年来,随着地铁建设的迅速发展,地铁运行时所产生的振动对邻近建筑室内的二次结构噪声影响逐渐引起人们的关注。为研究室内二次结构噪声数值预测方法,以北京地铁某正线邻近二层音乐排练厅为例,首先对建筑墙、楼板的振动及室内噪声状况进行多点同步详细测试,通过实测数据分析得到地铁运行所致建筑室内振动及二次结构噪声特性;然后采用大型有限元软件Ansys建立隧道-岩土-建筑-声场三维精细化数值仿真模型,对地铁列车通过时的室内二次结构噪声进行仿真计算,并与实测数据进行对比分析。结果表明:地铁列车运行引起的建筑室内二次结构噪声在63 Hz处出现峰值;在100 Hz以下频率范围内仿真结果与实测结果吻合较好;受模型网格划分尺寸影响,100 Hz以上振动和二次结构噪声数值计算结果小于实测值,考虑到地铁运行引起的振动频率主要分布在1 Hz至100 Hz范围内,其对100 Hz以上的振动及二次结构噪声影响相对较小,因此可认为所采用的数值计算方法是科学可靠的,可为类似地铁沿线建筑室内二次结构噪声预测评价提供参考。     

我国文物建筑受列车微振动影响研究现况及关键问题分析

随着城市轨道交通的大规模建设,列车运行所致振动对文物建筑影响受到格外关注。回顾近20余年来国内古建筑防轨道交通微振动研究的典型案例。鉴于目前国内一些城市在地铁线路规划、建设施工、环境影响评价等环节上对古建筑防交通微振动问题存在一些误区,分析阐述微振动控制在文物建筑保护中的地位,提出古建筑交通微振动控制应围绕不影响文物3个价值为核心思想,以古建筑及其构件承振能力为基础来划分微振动控制等级,并建议振动标准的制定应与文物日常修缮相结合。结合已有研究成果对比分析地铁振动与路面交通振动对古建筑的影响,建议实施轨道交通减振时应同时控制路面交通振动。     

成都地铁诱发室内结构噪声实测与分析

建筑物室内结构噪声是地铁运营期的主要环境问题之一。采用多通道噪声振动实时采集分析系统,对成都地铁1号线临近的某住宅建筑进行室内噪声和楼板振动速度测试和分析。结果表明,室内噪声具有低频特征,特征频率为63 Hz,结构噪声是由地铁运行所导致的建筑物振动引起的;室内结构噪声声压级与楼板中央振动速度级存在近似线性关系即L_(p,i)=L_(Vmid,i)-(22.1±1.5);对照JGJ/T 170—2009室内二次辐射噪声限值和GB/T 50355—2018住宅建筑室内结构噪声限值可知,所测建筑物内由地铁列车运行导致的室内二次辐射噪声问题突出,特别是1/3倍频程63 Hz等效声级超标明显。     

地铁地下连续墙施工诱发的环境振动实测与分析

在地铁的地下连续墙施工过程中,施工机械产生的环境振动会影响周边居民的工作生活,并对文物保护建筑的健康造成威胁。选取南昌地铁1号线子固路站—八一馆站区间为测试地点,针对地下连续墙施工常用的两种施工机械(冲击钻和成槽机)进行了地面振动的现场实测,分析了施工过程中两种施工机械引起地面振动的特性和传播衰减规律。分析表明,成槽机施工过程中产生振动较小,可用于对振动敏感的建筑物周边的施工。冲击钻会产生较大振动,距离振源60 m范围内的建筑物需要考虑环境振动问题,在施工方案制定前应评估其对周边建筑物和居民生活的影响。     

基于阻抗和功率守恒法的地铁车辆段上盖建筑车致振动预测模型研究EI北大核心CSCD

为评价地铁车辆段上盖建筑车致振动响应对人体舒适度的影响并指导减隔振措施设计,以深圳地铁某车辆段上盖钢框架结构为对象,基于波传导理论提出了计算高效的竖向振动预测模型。该模型包含两个子模型,子模型一基于阻抗法考虑竖向振动以轴向波的形式沿结构柱向上传播,以上盖平台柱脚速度作为输入预测上盖建筑各楼层柱脚振动响应;子模型二考虑梁板组合效应,推导了梁端驱动点阻抗,利用子模型一计算得到的柱脚振动速度作为输入,基于功率守恒原理预测楼板时空平均振动响应。通过将预测模型的计算结果与现场实测结果进行对比,验证了预测模型的有效性。研究成果可为地铁车辆段上盖建筑车致振动提供高效、简便的科学预测方法和理论依据。     

地铁对周边建筑物振动影响分析

建立了土层系统-建筑物二维共同作用有限元模型，采用Newmark隐式逐步数值积分法，从地铁列车荷载频谱特征和场地土层类型角度，分析了由地铁运行所诱发的周边建筑物振动响应规律。分析表明，在同一频率地铁振动荷载影响下，同一建筑物各楼层振动响应水平基本相同，上部楼层的振动仅比下部楼层振动有小幅上升；地铁低频段荷载对建筑物振动的影响大于高频段荷载的影响，但该低频段宽度要比建筑抗震分析中所考虑的地震荷载频段要宽；不同类型土层上建筑物的振动响应规律基本相同，表现为随建筑物距离地铁线路距离的增大，由地铁运行所诱发的建筑物的振动响应波动减小，但随土层硬度增加，建筑物的振动响应水平和衰减幅度也随之减小。     

探讨两种建筑隔振基础措施在地铁沿线物业开发中的应用

为解决城市轨道交通列车运行引起的人居环境振动问题,介绍建筑基底铺设减振垫及设置钢弹簧支座这两种不同柔性隔振措施的基本原理及其在国内外工程项目中的应用。以某邻近地铁线路大型混合地块项目开发为例,在振源难以控制的前提下,对应用上述措施的隔振效率、经济指标及对结构设计的影响进行探讨。结果表明:两种基础隔振措施均能有效降低振动传递至建筑结构的水平,但在经济指标及对结构设计影响程度等方面有所差异。相关结论对于地铁振动环境下的物业开发项目具有实际参考意义。     

城市轨道交通临近建筑的隔振分析

基于车辆-轨道垂向耦合模型获得的地铁轨道路基振动激励,建立了采用粘弹性边界平面有限元地层模型,分析了地面振动响应特点;分析了叠层橡胶垫、圆柱形螺旋港弹簧和碟形弹簧三种隔振元件的力学性能,讨论了建筑基础隔震技术在城市轨道交通领域减振应用的可能性;采用一四层框架作为研究模型,分析了基础隔振框架随结构竖向自振特性变化的振动响应规律,并提出设计建议.分析结果表明:地铁路基荷载一般在10 Hz以下,集中在5 Hz以内,主要表现在低频段;水平与竖向结构动力响应均应考虑;现有隔振元件竖向刚度经过适当调整,或者采用适当的组合形式,是可以满足对城市轨道交通引起的建筑结构振动控制的要求;隔振结构竖向第一自振频率控制在3 Hz-5 Hz范围内.并在隔振层附加5%-10%的阻尼,可以获得70%竖向减振效果.     

车站结构型式对地铁诱发环境振动的影响分析

地铁诱发环境振动是城市轨道交通工程设计中重点关注的课题。本文系统研究了地铁车站考虑地铁运行诱发环境振动的数值建模问题,给出了计算模型建立的思路及相关计算参数的取值方法。以某拟建地铁车站为例,建立了车站结构-土的准三维有限元模型,分析车站结构型式对地铁诱发环境振动的影响,从振动加速度时程反应、1/3倍频程谱和峰值衰减规律等方面对叠合墙式、复合墙式和离壁墙式三种不同型式车站方案进行了详细的对比分析。研究结果表明：分离车站结构内衬墙和地下连续墙可减小地铁诱发的环境振动。对于环境振动水平需要严格控制的地区,地铁车站可选用离壁墙式结构方案。     

曲线地段地铁振动对邻近建筑的影响分析

以南昌地铁 1号线圆曲线（曲率半径为 400m）下穿南昌科技大楼段工程背景为依托,建立轨道-隧道-大地-科技楼三维有限元模型,从数值计算的角度分析地铁列车在曲地段运行时引起的环境振动对邻近建筑的影响。结果表明,曲线段地面的振动强度水平向接近竖向,这与直线地段主要以竖向振动为主的振动状态存在明显的差别;科技楼室内水平向振动强度低于竖向,第 1层的振动在 20Hz出现最大值,其它各楼层均在 6.3Hz和 16Hz出现最大值,室内第 1-8层竖向振动 1/3倍频程均超过标准夜间限值,需要作隔振处理;无论在水平向还是在竖向,列车行驶速度越快,振动响应越大,竖向振动在楼层间的变化幅度要小于水平向,水平向的振动最大值出现在底层或顶层;建筑结构基础形式采用桩基础,增大其产生的阻尼、刚度、附加质量,可以减小地铁环境振动的干扰。