地铁对周边建筑物振动影响研究

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1、地铁对周边建筑物振动影响研究摘要：改革开放以来，轨道交通在各个大城市发展迅速，数量迅速增加。地铁项目是髙效的运输方式，运行轨道遍布城市市区的地下，在方便居民出行，缓解道路交通压力的同时又存在对周边建筑的影响。在路面的地铁，除了常见的列车运行噪声的影响之外，也包括对周边建筑的振动产生影响。在地铁主要运行的地下隧道，对周边建筑的振动影响则占到了主要，噪声影响则占到次要。对于大部分运行里程都在地下的铁路来说，分析研究地铁运行对周边建筑振动影响显得十分重要。关键词：地铁、振动、建筑、噪声中图分类号：U231+.4文献标识码：A文章编号：本文着重列举国

2、际上应对地铁运行对周边建筑振动的影响。在分析产生振动效应的同时，也站在建筑的角度上应对振动的措施和减小振动影响的方法。以便作为预防建筑事故的考虑因素，建设良好人居环境的参考。一、原因分析1•振动来源静止的列车会因为巨大质量的车身停泊在铁轨上而产生巨大的相接面的应力作用。之后，如果列车运作起来，应力的范围会随着车体的移动而移动，静止时的应力作用也会向四周扩散产生运动的应力场。从理想的列车运行假设中脱离出来，复杂的实际运行中则会涉及到车轮滚动和滑动，以及车轮轮对偏移、车轮表面的凹凸、轮轴负荷过大等等。在轨道上则需要考虑到两只钢轨的受力不均匀、轨道

3、不平滑、道磕内存在空间也可能成为增加列车振动的因素。2•振动传播分析经过分析，地铁在运行时所产生的振动的路径如此：车轮因为某些因素产生振动，一部分振动直接转化成噪声，另外通过固体传播到隧道，然后隧道传播大地，再传播到建筑中。不难发现，铁道轮轨种类、轮轨状如何、枕木、道磴状况都会影响到列车的振动的产生和传播。在建筑方面，建筑物整体与铁轨的距离、建筑物承受振动的能力、墙板的质量、中心、阻尼、墙面和玻璃以及屋内装修的原材都会影响二次噪声的大小。根据以往的文献，行进中的列车产生的振动与轨道下枕木和道磴振动的共振频率在40至100赫兹。在振动大小的归类

4、中，最大的振动是根据车轮和轨下部件的共振产生的频率决定，这样的共振大小是根据列车速度决定。特殊情况时，速度较慢的列车相比速度较快的列车能产生影响更大的振动。40到80赫兹是地铁的振动速度极峰值，在临近的房屋内接收到的振动也以频率较低的振动为主。3•建筑物振动的表现从上可以看来，固体振动和空气噪音是列车在行进过程中所产生的两种主要的振动类型。然而，地基的应对振动的弹性程度、建筑的形状和设计结构以及屋内的装修布置都直接影响了建筑物的振动感应。研究发现，建筑主要的干扰源是在主频区传播速度为f•ko如果房屋长度小于振动的波长长度，那建筑物内探测到的波

5、为平移波。假设两者额长度一样，也会是相似的平移波出现。当共振出现时，建筑物的宽度n与波长m会满足如下的关系n=m-0.5(n£Z)[2],这种情况出现时有可能出现建筑物的摇晃以致倾塌。这只是在理想的状态下考虑，实际中会有更多的影响因素。有的时候，建筑的振动的效果是不确定的，相同的振动不一定对所有的建筑都会产生相似的影响。所以，实事求是还是应当应用到实际的工作中去。比较危险的情形是地铁的前进速率大于建筑中的振动传播速率，建筑物将受到极大的影响。著名的传播速度为每秒35米的瑞里波，如果地铁的速度与之相近，振动在建筑上的表现将十分明显。建筑物位于不

6、同特性的突然，振动的效果也会不同，质地坚硬的土壤会对振动产生削减作用，松软的土壤会产生加剧振动的效果。如果振动的峰值向较高频率越近则是因为土壤的坚硬程度提高产生的效果。如果振动集中在频率较低的范围这是因为低频具有较低的阻尼效果在频率小于20赫兹时，振动会趋向衰减。不仅如此，建筑结构也会影响振动效果，相同结构的建筑物，重型建筑削减振动的效果更好。4.减小地铁振动设计方案地铁运行产生的振动效果与地铁的机车特点、铁轨情况、地下隧道设计、房屋地基和结构都是有联系的，所以从机车设计和道路建设上基础建议1.整车质量。研究发现在频率较低的时候振动有如下的关

7、系：[3]2•车轴质量，研究发现振动的大小与轴重成正相关。轴重为原来的两倍，振动在隧道上的表现增多3分贝左右3•悬挂装置。如果悬挂系统不同也会产生不同的效果。考虑到运行的地铁的配种稳定在一定范围，所以，悬挂设施的改变不大，振动的联系也较小。4.车轮。如果采用具有弹性性质的车轮，那么隧道内监测到的40到50赫兹的振动减少4到10分贝不等的数值[4]o5•轮轨•轮轨越光滑列车运行越平稳，振动的大小越好。6.道磴。采用30到70厘米的道磴可以将振动对隧道内壁的影响降至0[5]。在道磴床连接处使用塑胶，虽然降低了振动，但会使得钢轨放生较大形变。7•轨

8、道接触。例如设置弹性钢轨固定设备，这样一来，轨道和弹性原件之间的位移增大，但在40赫兹以下的振幅中会达到较好的阻隔振动的功能。还有，降低静态和动态的刚度比值能够减小