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1、轨道交通引起的环境振动及其影响规律摘要:从轨道交通引起的环境振动对人体、建筑物、精密仪器三个方面的影响进行了总结;对振动加速度随振源埋深的变化、距离轨道中心线的分布规律以及列车车速和载重对其的影响规律做了重点分析。文中相关结论可以为解决城市环境灾害以及城市轨道交通建设工程提供参考依据。关键词:列车振动;衰减;振动加速度在交通设施建设(地铁、轻轨、铁路等)发展的过程中,将不可避免地进入到对振动等级要求特别高的地区。比如,北京地铁南北中轴线列车的振动将会影响到故宫,北京地铁4号线将要经过的北京大学东门地段(该地段为大型贵重精密仪器主
2、要分布区)。随着全国铁路大提速的进行,列车速度的增加将不可避免地改变其穿过地区附近的振动等级。目前国际上趋于用振动加速度来评价振动强度,研究振动随振源埋深的变化、距轨道中心线的距离的分布规律以及列车车速和载重对其的影响规律变得日益重要。1轨道交通引起的环境振动问题在我国由于经济发展水平的原因,直到上个世纪80年代中后期,才开始研究铁路和交通运输车辆引起的地面振动对周围环境的影响。最近几年,我国轨道交通发展很快,其引起的环境振动问题已经引起我国政府和相关科研单位的高度重视,势必推动有关振动对环境影响的研究。在国外,一些交通系统比较
3、发达的国家,对轨道交通引起的振动对周围环境及建筑物的影响的研究也特别重视。日本明确认定振动为7个典型公害之一,提出了环境振动水平的预测方法。J.Melke等提出了一种基于脉冲激励和测试分析的诊断测试方法,用于预测城市区域铁路线附近建筑物的振动水平,通过不同测点数据传递函数分析,研究了波的传播规律。Jorge.Jakobsen对不同类型场地土的振动随距离的衰减规律进行了研究[1-2]。英国铁路管理局研究发展部技术中心就行车速度、激振频率和轨道参数的相关关系以及共振现象进行了研究[3]。V.V.Krylov(1999)[4]研究了高
4、速列车引起的地面振动放大现象。2轨道交通振动产生的影响环境振动对人体、建筑物、精密仪器等的影响已越来越大。这是因为:一方面振动日益增大,影响的范围也在加大;另一方面,人们对生活质量的要求也越来越高,同样水平的振动,在过去可能不是问题,现在却越来越多地引起了公众的强烈反应。这些问题对交通系统引起的结构振动及其对周围环境影响的研究提出了新的要求,引起了各国研究人员的高度重视。2.1对人的影响2.1.1对睡眠的影响环境振动达到一定等级将会干扰人们的日常生活,使人有不适感,甚至影响人们的情绪和睡眠、休息、学习。试验研究表明:振动强度愈高
5、,对人们入睡和睡眠深度的影响愈大。当振动加速度在65dB以下,一般对睡眠影响不大,但当达到70dB后就会难以入睡,到80dB则会惊醒所有人。可见,振动对居住在铁路线周围的居民影响是很大的。2.1.2对健康的影响交通车辆引起的振动对人体健康的影响包括生理和心理两个方面,影响范围几乎涉及人体的各系统和各个方面。首先,当振动比较强烈时,会造成人体骨骼、肌肉、关节及韧带的严重损伤,消化系统肠胃蠕动增加、胃液分泌和消化系统能力下降,肝脏的解毒功能代谢发生障碍,还会使神经系统出现交感神经兴奋、腱反射减退或消失、手指颤动和失眠等症状。其次,许
6、多人对振动都很敏感,易发生心情烦躁、心理失衡现象[5]。2.1.3影响人体的环境振动主要因素环境振动对人体有影响的主要因素可以概括为以下几个:(1)振动频率振动对人体的不良影响中,频率起着主要作用。对于环境振动,人体反应特别敏感的为1～80Hz的振动,这主要是由于各种组织的共振频率集中在这个范围。(2)振动强度当频率一定时,振动强度以人体对振动的感受程度来评价。目前国际上通行用加速度参数来表示振动的强度。将实测加速度经过换算,以分贝为单位来表示振动强度,给振动测量、运算和表达带来很大方便。(3)暴露时间人体无论受到哪种振动作用,
7、其影响时间越长,对人体的不良影响也就越大。2.2对建筑物的影响一般而言,轨道交通引起的环境振动,振幅和能量都比较小,从安全的角度讲,它不会造成象地震那样的剧烈损害。但是,这种振动的作用是长期存在和反复发生的。长期作用于建筑物,将引起结构的动力疲劳和应力集中,严重时还会引起结构的整体或局部的动力失稳,如地基产生液化、基础下沉或不均匀下沉,墙体裂缝,建筑物倾斜甚至局部损坏;又如,地铁南北中轴线因要穿越故宫等古建筑,列车的运行就会产生振动影响,拟建的京沪高速铁路可能产生对苏州虎丘塔的振动影响等,从而影响结构的安全和正常使用。许多国家都
8、制定了建筑物内(外)的振动标准,我国也于1988年颁布了GB10070-88《城市区域环境振动标准》,但由于制定年份较早,亟需补充修改。2.3对精密仪器正常使用的影响城市轨道交通及地下铁道运行路线不可避免地会穿过安装有精密仪器的厂房、医院、实验室等对振动特别敏感
