浅论地铁列车引起的地面振动及隔振措施研究

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1、北京交通大学博士学位论文地铁列车引起的地面振动及隔振措施研究姓名：栗润德申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：张鸿儒20081001中文摘要随着城市轨道交通的发展，地铁引起的环境地面振动问题日益严重。地铁振动影响了人们的生活和工作环境，也对l临近建筑物和精密仪器有不可忽视的影响。特别是，近年来许多高校和科研机构购置了昂贵的精密仪器设备，开始担心地铁引起的地面振动的影响，因为这种影响会使其付出巨大的代价。因此，地铁引起的地面振动及其隔振措施已成为重要的研究课题之一。本文研究了地铁列车引起的地面振动特性及其多种屏障隔振措施。主要研究内容包括

2、：(1)对地铁列车引起的地面振动作了现场试验，探讨地面振动特性及其对精密仪器可能产生的影响。结果表明，地面振动存在一个“等振频率"。小于“等振频率”的低频地面振动对精密仪器影响较大；而大于“等振频率"的范围，地面振动对精密仪器的影响随着距线路中心线距离的增加而减弱。大于100Hz的地面振动对精密仪器没有影响。地铁与地面车辆地面振动的叠加在6"---,30Hz频段容易对精密仪器产生影响。(2)通过分析数值模拟中参数的正确选取，采用有限元方法模拟了地铁引起的地面振动响应的主要频率成分和微幅振动。结果表明，地面振动加速度随距离增加并非一直在衰减，

3、而是有起伏的；随距离的增加，地面振动加速度高频分量衰减较快，地面振动响应的谱峰值频率逐渐向低频过渡，频带范围变窄。(3)进行了地铁荷载激励下多种屏障的二维隔振分析，设想并提出了组合方法隔振屏障结构。分析表明，(a)混凝土地下连续墙的主要隔振频率范围为6．-16Hz；连续墙的深度达到地铁振源的埋深，才能在其有效隔振频率范围内有明显的隔振效果；在此深度，屏障厚度的变化对其隔振效果无明显影响。(b)柔性材料屏障对隔离高频成分优于刚性材料，而刚性材料屏障隔离低频更有效。但刚性材料屏障的隔振区域远小于柔性材料屏障。(c)组合隔振屏障能够有效地改善单个

4、屏障的隔振效果。在大于6Hz的频率范围，完全可以依靠设置屏障措旌，来减轻地铁振动对精密仪器的影响。(4)在试验的基础上，对地面振动进行三维隔振分析，研究屏障隔振的效果及其隔振区域的变化规律。结果表明，隔振区域不仅仅局限于屏障的后面，在屏障的两端也能形成一定的隔振区域；当屏障的纵向长度增加时，屏障的隔振区域进一步扩大，屏障的隔振效果明显加强；对不同的频率成分，通过增加屏障的纵向长度而增加的隔振效果差别较大。关键词：地铁；地面振动；现场试验；精密仪器；隔振屏障；数值模拟分类号：U231；TU435ABSTRACTWiththedevelopme

5、ntofrailtrafficinmetropolis，MetroinducedellVironmentalgroundvibrationsarebecomingmoreandmoreserious．Vibrationshaveaffected龇liVingandworkingconditionsofhumanbeing，thesafetyofbuildingstructuresandthenormalperformanceofprecisioninstruments．Andespeciallyinrecentyears，manyunive

6、rsitiesandscientificinstitutionsbuytheirprecisioninstrumentsintheresearchwork．WorriesabouttheimpactsontheirprecisioninstrumentsfromMetroinducedgroundvibrationshaveconsequentlyarisenbecauseofthevaluableness．nefefore柚investigation011theMetroinducedgroundvibrationsandthecorre

7、spondingisolationmeasureshasbecomeoneofthemostimportanttasks．Inthisdissertation,thecharacteristicsofMetroinducedgroundvibrationsandvariousisolationb枷erswerestudied．Themaincontentsinclude：(1)Basedonfieldtests，thecharacteristicsofMetroinducedgroundvibrationsandtheimpactsofgr

8、oundvibrationsonprecisioninstrumentwerediscussed．Itisfoundtllatthereexistsan“equalvibrati