南京南站高速列车对建筑结构振动影响实测及分析

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1、南京南站高速列车对建筑结构振动影响实测及分析颜锋张楠张高明钱基宏中国建筑科学研宄院北京交通大学土木建筑工程学膣在第三代铁路客站建设中，站桥合一的建筑结构形式大量出现，列车对站房结构振动影响也开始变得明显。木文对列车运行时南京南站的站房结构振动响应进行了实测。根据站房结构关键位置的测试结果，对振动加速度和位移响应的极值、频谱特性、振动分布和时程特点等进行了分析。同时根据轮轨关系理论建立了站房有限元计算模型，进行了动力响应分析计算，并将计算结果与实测结果进行了对比。结果表明理论计算值与现场实测值较为接近，证实了列车振动影响计算方法是可信的。关键词：振动

2、;南京南站;列车风;轮轨激励;舒适性;南京南站总建筑面积近55万m,其中中间156m范围为主站房部分，东西两侧各158m范围为无站台柱雨棚部分。南京南站包括宁安场、沪汉蓉宁杭场和京沪场三大站场，共计14条列车运行轨道，各轨道及轴线位置如图1所示。图1南京南站主站房示意图1振动测试设置为了避免旅客行走等因素对测量结果造成干扰，选择在京沪高铁封闭联动测试期间进行振动影响的测量，进行了地下一层顶板（出站大厅）和候车层（见图2）的振动测量。测量时南京南站主体施工已经完成，局部装修工作仍在开展。施工对测量造成了一定的影响，特别是候车层由列车造成的振动幅值较小

3、，环境和施工造成振动对信噪比有一定影响。测量时站台层正在进行京沪线高铁的封闭联动测试，人员和测试设备无法进入，所以站台层没有进行测量。传感器布置见图3。图2候车层和地下一层示意图图3传感器布置图加速度传感器选用941B型加速度传感器。由于地下一层的柱网布置相对上部更密，故在地下一层顶板的4个立柱位置布置了4个测点，测点均设置在6轴上，在6轴和P轴交点处设置了1号测点（测量竖向、顺轨向和横轨向），在N轴设置了2号测点（测量竖向和横轨向），在Q轴设置了3号测点（测量竖向），在R轴设置了4号测点（测量竖向），如阁4所示。候车层测点均设置在6轴上，在6轴和

4、P轴交点的楼板跨中位置设置了5号测点（测量竖向、顺轨向和横轨向），在6轴和N轴交点的柱顶位置设置了6号测点（测量竖向、顺轨向和横轨向），如图5所示。其中P轴位于候车层跨中，候车层桁架跨度为43m，N、Q轴为立柱位置。图4地下一层楼板测点布置图图5候车层楼板测点布置图1.2测试工况受现场条件的制约，无法监测到全部站台通车的情况，监测到的工况编号如表1所示。南京南站虽设有正线，但实际运营时所有车次全部停靠，没有过站车次，测试期间也没有监测到高速过站工况。表1振动测试工况2测试结果ra列车在京沪场进出站时，地下一层顶板各工况振动加速度峰值平均值如表2所示

5、。不同工况对比表明，列车在P轴运行时，地下一层振动响应相对较大。最大竖向振动加速度为44.linin/s,横轨向加速度为24.4min/s,顺轨向加速度为24.7mm/so列车在京沪场进出站时，候车层顶板各工况振动加速度峰值如表3所示。候车层振动响应相对地卜一层来说较小。最大贤向振动加速度为16.9mm/s,横轨向加速度为9.2mm/s,顺轨向加速度为9.6mm/so数据分析表明，各工况下加速度峰值的标准差均较小，进出站时各个方向的加速度标准差均小于5mm/s,说明加速度反应的规律性较好。通过测得的加速度进行两次积分，得到位移响应。结果表明地下一层

6、顶板和候车层楼板的位移均极小，最大值为0.014™，故不再详细列出。表2地下一层振动加速度峰值平均值表3候车层振动加速度最大值Table3Peakvalueofvibrationaccelerationofwaitingfloor2.2加速度响应分布各测点位置的竖向加速度分布如图6、图7所示，其中横轴为测点距离列车运行轴线的距离，纵轴为各工况加速度响应峰值。可以看出，随着距离的增加，地不一层和候车层楼板的振动水平均显著降低，21.5m后振动响应下降至列车所在位置约50%,43m后下降至约10%。2.3加速度响应时程1）地下一层16节380A经P轴由

7、东向西进站时，1号测点三向振动的典型加速度时程如图8所示。波形呈前钝后尖的梭形，以零点为屮心两侧振荡。2、3、4号测点的波形规律与1号测点基本一致，但幅值小于1号测点。16节380A经P轴由西向东出站时，1号测点三向振动的加速度时程如图8所示。波形呈前尖后钝的梭形，以零点为中心两侧振荡，。2、3、4号测点的波形规律与1号测点基本一致，但幅值小于1号测点。2）候车层楼板8节380A经正线P轴由四向东进站时，5号测点（候车层跨中测点）竖向振动的加速度时程如图9所示。从波形图可以看出，由于受到施工影响，环境噪声和对加速度幅值来说较大，受列车振动影响部分的

8、波形基木呈前钝后尖的梭形，以零点为屮心两侧振荡。阁6地下一层楼板振动响应分布阁图7候车层楼板振动响应分布图2.4加速度响应