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地铁列车振动对环境影响的预测研究及减振措施分析

孙晓静  
【摘要】: 随着城市轨道交通的快速发展和地面结构物的大量修建,地铁线临近精密仪器使用单位的情况时有发生,便捷的轨道交通与精密仪器的正常工作形成无法回避的矛盾,需要进行专门的研究。 本文以北京地铁4号线成府路站及南北区间工程为背景,研究了地铁列车运行对北京大学理科试验基地内精密仪器的振动影响。采用现场测试、数值模拟、试验室试验和理论分析等多种手段,从地铁列车振源特性、地表振动响应规律、钢弹簧浮置板轨道减振性能、振动对环境的影响预测等方面进行了比较系统全面的研究。主要的工作和研究成果如下: 1、全面系统地总结了北京市地铁线路的减振设计及应用现状,分析了北京市新建线路中采用较高及特殊减振措施的技术参数,包括线路长度比例、投资比例、钢弹簧浮置板轨道的设计使用比例等。 2、分别在北大物理楼内和楼外、地铁1号线东单—建国门区间、地铁5号线东单—灯市口区间进行了振动测试,对北大物理楼内和楼外、地铁既有线地表背景振动进行了评价,比较了路面车流和地铁列车单独作用及共同作用引起的地表振动响应特性,获得了普通轨道及钢弹簧浮置板轨道的振动响应频率特性,并依此得到了实测模拟列车荷载。 3、研究了地层、隧道结构、隧道—土层各系统的振动特性,分析了离散数值模型与连续介质的波动特性差异、阻尼特性的处理及积分步长的确定、人工边界的选取等问题,根据实测结果得到了可用于计算的列车荷载。在此基础上,对东单—建国门测试区间进行数值分析,并利用实测数据对计算模型进行修正,验证了模型参数、边界处理和列车荷载等的合理性。 4、在北京交通大学地下轨道减振工程试验室内,对钢弹簧浮置板轨道及普通轨道两种轨道型式进行了1∶1的原型振动试验,分析了钢弹簧浮置板轨道的工作频率、减振频率特征及振动响应衰减特性,得到了5~15Hz频段内的传递系数以及传播路径中关键位置的减振量。 5、对地铁4号线运营阶段北大段的环境振动进行预测,研究了轨道及隧道质量对地表振动响应的影响,分析了钢弹簧浮置板轨道的减振效果,对北大段隧道型式和轨道结构的选择提出建议,并结合现有减振产品提出了综合减振措施建议。


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