不同轨道结构形式下地铁隧道振动传递特性试验研究

为探明不同轨道结构形式下地铁隧道的振动传递特性及减振效果,以南昌地铁3 号线为工程背景,分别选取普通板式轨道地段、双层非线性减振扣件轨道地段、隔离式减振垫轨道地段,开展现场锤击试验。基于现场测试结果,研究不同轨道结构形式下地铁隧道的振动传递特性,并分析不同轨道结构的减振效果。结果表明：隔离式减振垫轨道的减振效果最佳,其次是双层非线性减振扣件轨道,普通板式轨道减振效果最差;双层非线性减振扣件轨道在80 Hz～170 Hz范围内表现出良好的减振特性,隔离式减振垫轨道则在30 Hz 以上频段均表现出显著的减振特性;与普通板式轨道相比,双层非线性减振扣件轨道和隔离式减振垫轨道的减振效果分别约为5.6 dB和10 dB。     

地铁产生的环境振动及轨道结构减振分析

以南昌地铁1号线八一广场段为工程背景,对轨道-隧道-大地的三维有限元模型进行动力学分析。分别建立三种道床模型：整体道床、弹性支承块道床和钢弹簧浮置板道床。以振动加速度、1/3倍频程振动加速度级和Z振级作为评价指标,比较不同轨道结构下隧道壁及地面的振动响应。随之减振道床支承刚度的变化,分析道床的自振频率对减振效果的影响。计算表明：列车引起的地面振动主频在40 Hz附近;减振道床的自振频率对减振效果有较大影响;钢弹簧浮置板道床减振效果明显优于弹性支承块道床。     

地铁线路中等减振扣件振动测试与减振效果研究

相比其他地铁线路轨道减振形式,中等减振扣件具有造价低、易于维护、方便调节轨距等优点,在地铁建设中逐渐被广泛采用。为研究中等减振扣件在行车环境中的减振性能,对某地铁安装中等减振扣件的直线断面的钢轨振动加速度、道床振动加速度、隧道壁振动加速度以及钢轨动态位移进行现场测量。测量时主要依据GB/T13441 系列标准,采用铅垂向Z振级VLZ作为评价指标,对振动加速度数据进行1/3 倍频程分析。通过与安装普通扣件直线断面的相应测量结果进行对比可知,（1）中等减振扣件可有效减小隧道壁的振动达8 dB以上。（2）通过对钢轨、道床以及隧道壁的振动测试,可知中等减振扣件具有较好的减振效果。（3）根据钢轨动态变形测试结果可知,虽然安装中等减振扣件的钢轨竖向位移、轨头横向位移、轨距变化量比安装普通扣件的有所增加,但是其增加值均在允许范围内,可以满足列车安全运营的要求。（4）研究结果对于中等减振扣件的设计以及地铁线路轨道结构设计与规划具有参考与借鉴意义。     

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。     

地铁钢轨波磨对轨道结构振动及减振特性影响

现场调查某地铁线路上普通短轨枕、先锋扣件和钢弹簧浮置板三种轨道的钢轨波磨特征,并分别进行振动测试,研究钢轨存在波磨时,三种轨道结构的振动特性及减振效果。结果表明:三种轨道结构都是内轨波磨明显,外轨表面不平顺幅值相比内轨都很小,可以忽略不计其影响;波磨主波长频率成分很容易在轨道各零部件(包括隧道壁)振动中激发出来,并且会引起较大幅值的振动;在4 Hz~200 Hz频率范围内,波磨激励下的减振型轨道依然具有良好的减振性能,但是与其最初设计用于的减振效果相比,有明显的下降;先锋扣件轨道短波长波磨会削减隧道壁在高频段的减振效果;钢弹簧浮置板轨道的波磨幅值显著,虽然对其隧道壁的减振效果影响不明显,但是会造成钢轨振动增加。     

地铁振动测试“猫耳”状时程曲线分析及对策

地铁振动测试数据的可靠性是客观评价地铁源强及减振措施效果的重要基础,除了测试断面及工况差异,测试结果还易受测试过程中操作细节及现场不确定因素的影响。列举实测中发现的地铁隧道壁振动测试的振级异常增大现象及案例,通过时域、频域及振级时程分析导致振级异常增大的“猫耳”状振级时程曲线,总结出其出现原因包括测试传感器选型、安装、电缆线连接及固定等易被忽略的问题,在此基础上所提出有针对性的应对措施可作为相关测试规范标准的补充,有助于提高地铁隧道壁振动测试结果的可靠性。     

钢轨波磨对地铁轨道振动特性影响研究

某城市地铁线路使用科隆蛋扣件,波磨现象严重。为了研究钢轨打磨对轨道振动的影响,分别在钢轨打磨前后对同一轨道断面进行振动测试。同时在该断面打磨后换装上部自锁式双层非线性扣件,并对其进行振动测试,对比分析科隆蛋扣件与上部自锁式双层非线性扣件的减振效果。测试结果表明：打磨之后有效地控制了钢轨波磨,打磨后的振幅显著低于打磨之前,其中低轨垂向的减振效果最好,达到了9.2 dB;打磨之后新安装的上部自锁式双层非线性扣件对钢轨波磨发展有明显抑制作用,其减振效果与科隆蛋扣件大致相当。     

地铁车辆-轨道耦合振动响应分析及轨道结构参数优化

针对在建杭州地铁3号线下穿某文教区工程,根据车辆-轨道耦合动力学理论,分别建立车辆-普通整体道床轨道耦合动力学模型和车辆-钢弹簧浮置板轨道耦合动力学模型.基于赫兹非线性接触关系,实现轮轨间的力平衡和位移协调.利用有限元软件ABAQUS,对两种轨道结构模型的动力响应进行计算,研究轮轨耦合动力相互作用机理和轨道振动源强特性...     

地铁运行引起场地振动的荷载与分析方法

利用实测钢轨加速度时程,建立地铁列车二系弹簧模型,考虑轮轨非线性接触及轨道不平顺,求得了钢轨荷载时程。分别由钢轨荷载时程求得了简单模型的隧道仰拱荷载时程和由列车轮载求得了纵向钢轨-隧道-地基模型的仰拱轮载时程,为地铁环境振动分析提供了基本数据。在此基础上,进行地铁所致环境振动的二维和三维模型的计算比较,考虑了粘弹性和粘性人工边界的不同影响。对比得出了二维模型地铁环境振动分析的适用计算方法和隧道荷载以及三维模型的适用隧道荷载。还比较了三维模型环境振动分析采用不同人工边界的影响。最后,利用隧道仰拱荷载施加于二维模型分析了地面振动的衰减规律,并与实测数据进行了比较,结果符合较好。     

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)。     

新建隧道上跨既有隧道的爆破振动分析

为保证既有隧道的安全运营,开展了新建隧道上跨既有隧道爆破振动的影响分析研究。在距离掌子面100m处的交叉段区域内对新建隧道进行爆破振动监测。根据实测数据,运用萨道夫斯基公式回归分析新鼓山隧道质点峰值振动速度,并根据公式推算出单段最大药量。通过数值模拟软件ANSYS/LYS-DYNA分析爆破振动对既有隧道产生的影响,并且对既有隧道进行振动监测,将模拟结果与实测结果进行比较。结果表明,模拟结果接近实测结果,可为类似工程提供参考。     

新建隧道上跨既有隧道的爆破振动分析

为保证既有隧道的安全运营,开展了新建隧道上跨既有隧道爆破振动的影响分析研究。在距离掌子面100m处的交叉段区域内对新建隧道进行爆破振动监测。根据实测数据,运用萨道夫斯基公式回归分析新鼓山隧道质点峰值振动速度,并根据公式推算出单段最大药量。通过数值模拟软件ANSYS/LYS-DYNA分析爆破振动对既有隧道产生的影响,并且对既有隧道进行振动监测,将模拟结果与实测结果进行比较。结果表明,模拟结果接近实测结果,可为类似工程提供参考。     

取水隧洞内外爆破振动安全分析

为确保核电工程前期取水隧洞的顺利建设和后期核岛及附属结构的安全运营,对广东台山核电站取水隧洞爆破开挖过程中其内部与地表的振动进行测试。根据隧洞内部与地表处设置的振动监测点与开挖面的距离不同,爆破振动测试过程中的监测点可分为3个区域。通过分析不同区域地下及地表的质点峰值振动速度传播规律发现:不同区域质点峰值振动速度随比例药量的增加整体呈增大的变化趋势;对于距离爆源较近的区域,隧洞内部的振动速度大于地表振动速度,而距离爆源较远区域其地表的振动速度大于隧洞内部的振动速度。另外,随爆源距的增加,地表振动衰减系数逐渐减小,而隧道内部衰减系数逐渐增加。因此,对于具有多项控制要求的浅埋地下隧道工程爆破,应分区域进行地下、地表振动监测,以达到控制爆破振动安全的要求。     

有砟梯式轨枕轨道减振性能的理论分析与试验研究

为实验室铺设有砟、无砟两种梯式轨枕轨道,用自由落锤激励装置对两种梯轨减振性能进行对比研究。建立有砟梯轨、有砟普通轨道的数值模型,利用试验测试结果对模型进行验证。通过在模型中施加货运列车荷载对比两种有砟轨道减振性能。结果表明,有砟梯轨减振性能不及浮置式梯轨,在低频段有一定减振能力,20 Hz以下振动经道砟平均衰减25 dB,对控制重载货运列车环境振动具备潜在优势;梯式轨枕对分散列车冲击振动、降低时域内峰值有明显优势。     

隧道爆破振动信号的混沌特征分析

基于混沌理论,将邻近隧道爆破、上跨坑道爆破作用下既有隧道振动响应时间序列进行相空间重构,通过吸引子、Lyapunov指数、关联维数等核心参量计算,分析隧道爆破振动响应信号混沌特征。经过计算,邻近隧道爆破作用下既有隧道振动响应信号相空间重构后具有奇怪吸引子,且Lyapunov指数均大于0,可判定其具有混沌特征;上跨坑道爆破作用下既有隧道振动响应信号的Lyapunov指数也均大于0,表明其也具有混沌特征。研究表明,隧道爆破振动信号具有混沌特征,随着钻爆作业面与既有隧道爆心距减小,λ值变大,隧道爆破振动响应的混沌特征增强,应更加强钻爆参数的合理优化和爆破振动实时监测,确保施工质量和爆破安全。     

路况与地铁车辆振动关系的测试分析研究

随着地下轨道交通的发展,地铁车辆振动对车辆寿命的影响和对人体健康造成损害的问题日益受到人们的重视.利用数据采集仪和振动加速度传感器组建振动测试系统,当地铁车辆在隧道内按照正常运行模式运行时,采集驾驶室及客室地板上的振动信号,分析车辆振动信号随隧道内各种不同路况(如弯道,上、下坡道等)的变化产生的变化规律,得到车辆振动与路况之间的关系.结果表明,地铁车辆振动除受本身结构和轨道铺设的地质条件影响,还与其所运行的轨道线路路况有着密切的关系.     

新建隧道上跨既有隧道爆破振动响应研究

以福平铁路新鼓山隧道开挖工程为例,采用FLAC3D软件对其下部既有隧道的振动响应进行了模拟。将MATLAB与FLAC3D软件联合应用,以爆破作用下岩石模拟振动信号与实际监测信号的误差作为适应度函数,采用PSO算法优化反演出无规律爆破参数和岩石振动阻尼参数,实现模拟参数的自适应选取,解决实际模拟中参数难确定的问题。实际结果表明,上述MATLAB-FLAC3D结合的方法是可行的,不仅可以研究既有隧道对上跨隧道爆破的振动响应,还可以显著提高岩体爆炸效应数值模拟结果的精度,实现隧道振动响应的预测。     

新建隧道上跨既有隧道爆破振动响应研究

以福平铁路新鼓山隧道开挖工程为例,采用FLAC3D软件对其下部既有隧道的振动响应进行了模拟。将MATLAB与FLAC3D软件联合应用,以爆破作用下岩石模拟振动信号与实际监测信号的误差作为适应度函数,采用PSO算法优化反演出无规律爆破参数和岩石振动阻尼参数,实现模拟参数的自适应选取,解决实际模拟中参数难确定的问题。实际结果表明,上述MATLAB-FLAC3D结合的方法是可行的,不仅可以研究既有隧道对上跨隧道爆破的振动响应,还可以显著提高岩体爆炸效应数值模拟结果的精度,实现隧道振动响应的预测。     

移动荷载作用下轨道基础刚度突变对轨道振动的影响

通过建立移动荷载作用下具有基础弹性刚度突变连续梁的振动微分方程，得到了梁的变形解析表达式。利用该解析解和叠加原理，以车辆通过铁路轨道为例，研究了轨道基础弹性突变对轨道振动的影响。分析了单轮对和一台TGV高速动车通过五种轨道刚度比时的轨道动力响应。计算表明，基础弹性突变对梁的振动有较大影响，其影响随着移动荷载速度的增加而增加。     

Dominant vibration modes for broadband frequency analysis of multiscale structures with numerous local vibration modes

In this paper, an extension of modal analysis in linear computational structural dynamics is presented to deal with complex structures characterized by the presence of numerous local vibration modes and for which the high modal density leads to high-dimension reduced-order models. These local modes consist of isolated vibrations that are dissociated from the global vibrations of the structure skeleton and that turn out to often be of negligible contribution to the global dynamics. Therefore, an automatic mode sorting procedure is proposed to extract the dominant modes that represent the global dynamics of the skeleton. Next, an alternative filtering methodology based on a modified eigenvalue problem is presented, which allows to build, a priori, a small-dimension reduced-order basis of dominant global modes. The two methods are compared to classic modal analysis using three applications, namely, a heterogeneous plate, a simplified nuclear fuel assembly, and a detailed boiling water reactor fuel assembly.