交通环境振动测试中的本底振动分析

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1、交通环境振动测试中的本底振动分析1123张向东，闫维明，任珉，刘猛（北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室，北京100022；2.广州大学工程抗震研究中心，广州，510405；3.辽宁工业大学土木建筑系，锦州，121000）摘要：交通系统的运营诱发的环境振动已成为人们普遍关注的问题。现场测试是研究环境振动问题主要途径之一，而大量本底振动的影响使测试数据不能真实反应所测试振源及传播的特点。为保证测试数据准确性，从加速度时程和加速度振级两个方面提出了消除本底振动影响的两种方法，即幅值修正法和加速度振级修正法；通过现场测试数据进行了对比分析，结果表明两方法均可达到预期

2、效果；最后在此基础上探讨了是否需要消除本底振动的基本判定原则。关键词：本底振动；环境振动；测试中图分类号：TB53,文献标识码:A随着城市现代化进程的迅速发展，环境振动对城1交通系统诱发环境振动特点市生活和工作环境的影响已经引起公众的广泛关注，由交通系统诱发的环境振动是一种强度相对较弱[1]（主要是相对于工厂和施工），频率较宽，同时持时较目前国际上已经把振动列为七大环境公害之一。有长的振动[1]。对于轨道交通，环境振动的主要频带较关统计表明，交通系统引起的振动是除工厂和建筑施[2]高，振源的频带可以达到100Hz以上，而公路交通的振工之外最强烈的振动。随着城市规模的不断

3、扩大，源频带一般都在80Hz以下。一般情况下由振源到测试多层高架路，地铁以及轻轨交通正日益形成一个从地地点都要通过地下土层的传播（地铁平台上的建筑物下、地面到空中的立体交通体系，从而使振动的影响除外）。对于交通系统引起的振动，土的应变值一般为日益显著。交通环境振动问题是一个复杂的课题，针10−5或更小的数量级，因此在土体中产生的振动波属对这一课题最基本的工作是现场实测，得到环境振动于弹性波，同时对建筑物的实测表明，振动都在弹性的最原始数据，从而有针对性的探讨减轻环境振动的范围内（加速度一般不超过0.1g）。方法和策略。建筑物及场地处于一个纷繁芜杂的振动交通系统的振源情况

4、复杂，由于轨面和路面的不平度存在很大的随机性，而这种不平度恰好是环境振环境中，除了测点振源的振动外，周围其他环境振动，动中重要的激励源，因此振源及测点的振动特点属于如地脉动、周围工厂的机器振动、建筑工地施工引起随机振动的范畴。另外随着测试距离加大，振动呈现的振动等等都会同时叠加到测试环境振动中来，这部低频振动增强，高频振动减弱的趋势。[3]分振动称为本底振动(又称为暗振动)。本底振动每由于交通系统诱发环境振动的以上特点决定了本时每刻都会存在，振动的强弱随着周围大环境的变化底振动在环境分析中重要性，不考虑本底振动的测试而起伏。原则上在环境振动测量时，应该尽可能避开具有很大

5、的盲目性。这些不利的影响因素，但实际上很难做到。为准确分2消除本底振动的方法析这部分振动对总体振动产生的影响，必须提取该领交通环境振动问题中，一般关心的是两个物理量，域或场地的本底振动。对于交通系统诱发的环境振动一个是加速度峰值，另一个就是振级，按照环境振动测试，由于振动本身不是很强烈，同时受环境影响较分析方法的要求，振级划分为加速度振级VLA和振级大，因此现场测试数据中混杂大量的本底成分，只有VL两种表示方法。加速度是最直观表现振动大小的a有效的清除这些干扰因素，对实测数据进行修正，才物理量，通过现场实测得到，峰值可以随时获取；加能对交通系统诱发的环境振动问题进行准确

6、和客观的速度振级是在分析频段加速度有效值基础上经过计算分析。根据环境振动的特点和《城市区域环境振动标得到的，是随频带分布的一系列物理量，不能直接实[4]准》要求，选取竖向振动作为分析的基础，水平振动测得到，但可以由分析仪器经过分析直接在现场读出；的分析方法同竖向，不再赘述。结合现场实测数据，振级VL是在加速度有效值的基础上进行频带加权后研究本底振动对振动测试结果的影响，探讨有效除去[5]计算的结果，是单一的物理量，而这个物理量就是本底振动影响的办法以及是否需要对实测数据进行修规范限定的唯一参考量，因此加速度振级VLA应该是正的基本判定原则。环境振动分析中的过程量。单纯的

7、加速度峰值高并不能代表该场地的振级一定高，振级与各个频段的振级基金项目:国家自然科学基金资助项目(50478042，50578046)，北京市教委科技与研究生教育建设项目(4700001401509)分布情况有很大关系，由于环境振动频带加权比重峰收稿日期：修改稿收到日期：值都集中在10Hz以下（竖向4～8Hz加权系数为1），因第一作者张向东男，博士生，1972年生1此低频成分卓越的本底振动对振级的影响非常关键。则加速度振级的计算按照《城市区域环境振动标准》2VALiari=1010（7）的规定进行，基本公式如下：a20⎛a⎞从而rmsVA