文档介绍：武汉理工大学硕士学位沦文
摘要
随着社会经济的发展和人民生活质量的提高,高架轨道交通给我们带来快捷
和便利的同时,所引起的环境振动刘人类生活环境和工作环境的影响已经引起了
越来越广泛的关注。本文以武汉轻轨一号线振动测试数据为基础,从实测和理论
两个方面对振动的传播规律、作用机理以及评价方法进行了研究。主要研究内容
总结如下
、对距轨道中心线不同距离测点的加速度曲线及其谱对比进行分
析,总结了振动波在土中的传播规律,并分别讨论了不同频段的振动波在土介质
中的衰减规律。最后通过线性回归和复合回归的方法,分别得到武汉市高架轨道
交通所引起的环境振动的振动级和最大加速度的衰减公式。
、在分析实测数据的基础上,对目前国内采用的《城市区域环境振动测量
方法》提出了相应的改进意见。给出了如何将本底振动从总体振动测量
结果中分离出来的方法,并分析了距振源不同距离,本底振动对总体振动的影响。
、选取了三种从低到高的典型钢筋混凝土结构进行有限元分析。以实测中
两种不同主频的振动加速度曲线作为激励,进行建筑物动力响应分析,研究了高
架轨道交通引起的振动对周边建筑物的影响及评价方法。
、通过建立桥墩一桩一土的二维有限元模型,模拟了高架轨道运
行所引起的地面振动。与实测回归曲线对比,吻合较好,证明了其可行性,最后
提出了基于有限元法预测地面振动级的方法。
关键字高架轨道交通, 环境振动,有限元法,环境振动评价
武汉理工大学硕士学位论文
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第一章绪论
引言
随着现代工业的迅猛发展,城市规模的日益扩大,导致各大中型城市的交
通需求量不断增加,交通问题十分严重。汽车运输所带来的空气污染、交通堵塞、
资源耗费成为大中型城市在经济发展建设中所面临的一大难题。高架轨道及地铁
交通因其具有客运量大、高速便捷、空气污染指数小等优点,正越来越多地被国
内外广泛应用。美国、英国、日本等各西方国家从上世纪年代就已经开始兴
建城市轨道交通,目前已经发展得相当成熟。而国内这方面起步比较晚,但发展
却相当迅速。据国家计委资料显示,“十五”计划期间,中国城市交通投资将达
亿元人民币,其中至少有亿元用于轨道交通建设。城市轨道交通建设
将会在较长时间里,成为中国基础建设投资的重点之一。除目前已经建成的北京
地铁环线、一线和复八线、上海号线、天津地铁、广州地铁号线、深圳
地铁号线、武汉号线期、沈阳号线期等多公里以外,许多城市
包括大连、重庆、南京,成都等都提出了城市轨道交通项目。可以预料,未来
年将是中国轨道交通发展的黄金时期。
但是发展愈来愈快的城市轨道系统在给社会带来方便的同时,也对人们的
生活、工作环境产生了不可忽视的振动污染。因为城市轨道交通系统不同于一般
铁路建设,其线路一般选择在城市中心繁华地区、城市交通主干道。因此随着它
的发展,多层高架道路、地下铁道、轻轨交通正日益形成一个立体空间交通体系,
从地下、地面到空中逐步深入到城市密集的居民点、商业中心和工业园区。如日
本东京市内的交通道路已多达层,如图所示,离建筑物最短距离小到只
有几米,加上交通密度的不断增加,使得环境振动问题日益突出。交通荷载引起
的结构的振动通过周围土层向外传播,进一步诱发建筑物的二次振动,对周边建
筑物特别是古旧建筑物的安全、医院手术的质量、精密仪器的制造和使用以及居
民的日常工作和生活产生了很大的影响。例如在捷克,繁忙的公路和轨道交通线
附近,一些砖石结构的古建筑因车辆通过时引起的振动而产生了裂缝,其中布拉
格、哈斯特帕斯和霍索夫等地区发生了由于裂缝不断扩大导致古教堂倒塌的恶性
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列车以一定的速度运行时,对高架轨道的重力加载产生的冲击
列车在高架轨道上运行时,轮轨相互作用产生的车轮与钢轨结构的振动
当车轮滚过钢轨接头时,轮轨相互作用产生的车轮与钢轨结构的振动
轨道的不平顺和车轮的损伤也是系统振动的振源
对于高架轻轨系统,其影响因素主要有列车速度、车辆质量、桥梁结构类
型和基础类型、桥梁的跨度、刚度、挠度、桥梁支座的类型和减振性能、桥梁接
缝、路桥过渡段的刚度不一致性等,列车与桥梁的相互作用也会加大振动作用。
高架轨道交通下振动的传播
振动在土中以波的形式传播,分为体波和面波。体波是在土体中传播的波,
根据其波动形式又可以分为纵波和横波面波是在土体表面附近传播的波,按土
颗粒的振动形式又可以分为瑞利波和乐夫波。在两类面波中,瑞利波的土颗粒振
动平面与地面垂直,沿着地表面以倒椭圆的方式向前传播乐夫波在土颗粒振动
平面与地面平行,只有当土体半空间表面覆盖一个软弱弹性层时才会出现。瑞利
波的传播速度吸比稍