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城市轨道交通引起的环境振动预测与评估

魏鹏勃  
【摘要】: 随着城市规模的扩大和城市人口的增多,交通问题日益突出,城市轨道交通以其运量大、速度快、污染小、安全可靠等特点已成为解决城市交通拥挤的有效措施。与此同时,列车运行时所引起的周围地面及临近建筑物的振动对人们的身体健康、生活和工作环境质量、建筑物的安全以及精密仪器的正常使用造成了越来越严重的影响,引起了国内外许多研究工作者的极大关注。 本文对城市轨道交通引起的环境振动预测模型和评估方法进行了研究,较系统地分析了不同线路形式轨道交通列车引起的自由场地及建筑物振动规律及影响因素。主要研究内容包括: (1)建立了地面线路、地下线路和高架线路列车引起的自由场地和建筑物振动分析模型。模型分两步进行建立,即首先建立二维的列车-轨道支承结构的振源模型,求出振源激励力后,作用在有限元软件建立的三维传播路径及建筑物模型。分析模型中考虑了影响整个振动系统的多种因素,包括轨道不平顺、列车速度、车辆编组、载客量、车辆类型、地基土性质、隧道埋深、桥梁跨度、支座刚度、建筑物高度以及与振源的距离等。 (2)利用所建立的系统分析模型,针对各种不同的工况组合,分析了各因素对自由场地和邻近的建筑物振动影响。通过统计分析,对各因素的影响特征进行了定量分析。在此基础上,建立了包括预测公式和修正系数的城市轨道交通环境振动预测模型,可对地面轨道、地铁和高架轨道列车引起的线路附近自由场地和建筑物的振动进行预测。 (3)通过课题组在京广铁路石家庄地面线路段,沈阳北站铁路地面线路段,沈阳-哈尔滨铁路大青河桥,北京地铁1号线地下线路段,5号线高架桥线路段进行的周围自由场地和建筑物振动测试对本文建立的城市轨道交通引起的环境振动分析模型和预测模型进行了验证。 (4)通过对振动评价标准和环境振动预测、评价过程的总结,提出了有关加速度峰值振级的评估方法,进一步研究了所建立的环境振动预测模型的实用性。


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