“房桥合一”结构车致振动响应分析及舒适度评价.doc

《“房桥合一”结构车致振动响应分析及舒适度评价.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、“房桥合一”结构车致振动响应分析及舒适度评价　　摘要：以北京南站大跨度站厅为工程背景，根据荷载实际作用位置进行结构动力时程分析；通过数值模拟结果确定高架站厅现场试验测点布置方案，获取高架站厅关键位置的动力响应。对实测数据的分析表明，列车类型与荷载作用位置对高架站厅结构振动响应影响明显。参照振动舒适度标准，高架站厅结构的实测振动强度接近甚至超过规范限值，而现场烦恼率实际值与其理论值不符，说明现有结构舒适度评价标准并不适合直接用于“房桥合一”结构体系的高架站厅结构的舒适度评价。　　关键词：房桥合一；直通

2、列车；动力响应；舒适度　　中图分类号：U441.3文献标识码：A　　为满足零换乘、多模式交通转换和交通流线的立体化，大型铁路客运站多采用“房桥合一”结构体系，以实现足够的转换空间和多种交通方式衔接。由于列车在“房桥合一”轨道层结构上通过，导致结构振动效应明显，因此，车致振动响应特征分析及结构舒适度问题研究对该类结构体系的设计和使用具有重要意义。　　自1825年英国修建第一条铁路，列车荷载引起的振动问题便得到了广泛的关注。Yoshioka建立高速列车高架桥地基土相互作用系统进行数值模拟分析，并对新干线

3、高速列车对环境的影响进行现场动力测试，研究了地面、桥梁与列车的振动特征。章关永、刘进明通过环境激励方法对上海卢浦大桥进行了动力特性试验。刘哲以某城市轨道交通三跨的连续桥梁结构为研究对象，对地震与列车作用下的动力响应进行了分析。以上研究主要集中在桥梁系统的动力特性分析，国内外关于“房桥合一”结构的研究主要分布在荷载组合、设计和施工及地震响应分析与抗震设计方法方面，对于大跨度站厅在列车荷载作用下的动力特性研究较少。　　结构舒适度问题随着振动问题的日益突出而被提出，何浩祥、闫维明等通过建立人与结构耦合的动

4、力平衡方程，研究了结构动力响应与影响人舒适度的重要因素，提出了基于小波包变换求得频带能量的舒�m度评价方法；宋志刚等考虑了人主观反应判断的模糊性与对振动刺激感受的随机性，系统地研究了振动舒适度问题，基于大量实验研究数据提出了能够量化任意振动水平下干扰反应比例的模型――烦恼率模型。Crolla等通过对车辆座椅悬架性能的度量与人体舒适度的研究，提出吸收功率法来评价车辆及交通工具的舒适性。以上舒适度评价方法的建立均基于标准，然而“房桥合一”具有结构形式复杂与多重荷载作用的特征，与标准规定的适用场所存在差异

5、。　　本文以北京南站大跨度站厅为工程背景，针对通过列车在不同因素作用下对结构响应的影响以及车致结构振动舒适度评价规程适用性问题开展研究。根据通过列车实际作用轨线位置以及结构动力时程分析的数值模拟结果，确定高架站厅现场实测测点布置方案。通过车致振动效应实测获取高架站厅关键位置的动力响应，与现行舒适度评价规范对比分析。实测结果可为大跨度结构舒适度评价体系的建立提供参考依据。　　1工程背景　　北京南站是2008年投入使用的综合枢纽客站，坐落于北京市永外大街，地下3层地上2层。地下层为钢筋混凝土框架结构，框

6、架柱为矩形钢筋混凝土柱；地面层为轨道层，钢框架结构，框架柱为矩形钢管混凝土柱，框架梁为钢箱梁；地上二层为钢结构刚架，结构剖面如图1所示。站房结构平面呈椭圆形，结构沿长轴方向设置2道横向变形缝，使结构分为3大块，中间部分平面呈鼓形，上下两侧部分呈半圆形。北工区为普速车场设到发线5条，3座站台，其中3号、4号轨道为直通车道，不减速行驶经过站房结构。高架站厅结构最大跨度为40.5m，导致楼盖结构自振频率较低，且其主要为人群活动区域，因此本文对直通列车荷载作用下的结构动力特性与舒适度评价规范的适用性开展研究

7、。　　2实验方案　　直通列车行驶轨线3号、4号轨道对称分布在轴线Q两侧，由框架结构空间布置可知构件力的传递途径，轮轨作用产生的结构振动一部分通过承轨梁、框架柱向下传递至地下层结构，另一部分通过框架柱向上传递至候车厅，可以假定候车厅的振动响应沿轴线Q处的主梁对称分布。为准确获取结构响应较大的节点位置，以布置测点获取结构关键位置的加速度响应，对结构模型施加列车移动荷载，进行动力时程分析，其施加位置如图2所示。　　2.1列车荷载模型　　文献均建立了车桥耦合体系研究动力特性，本文仅考虑列车荷载的周期性，采用

8、移动荷载模型进行动力时程分析，列车荷载模型如图3所示。d1为轴间距，d2为转向架中心距，L为车厢长度，轴重简化为集中力P，列车运行速度为v。本文以拖车25t的列车参数为例，在列车移动荷载模型中，轴间距d1为2.5m，转向架中心距d2为18m，车厢长度L为26.6m，轴重P为165kN，车辆运行速度v为80km/h。　　2.2数值模拟结果分析　　提取大跨度站厅结构振动加速度响应，绘制加速度响应分布云图，列车移动荷载加载于3号、4号轨道，高架站厅结构响应分布如图4和图5所