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地铁激励下振动的传播规律及建筑物隔振减振研究

申跃奎  
【摘要】:随着城市地铁交通的迅猛发展,地铁振动对人们生活学习也产生了一定的影响,地铁振动已成为一种振动公害。但是对地铁振动的认识还很不全面,在振源、振动在土壤中的传播、建筑物的减、隔振技术和人体对振动的感觉等方面都还有很多研究工作要做,为此本文围绕地铁振动问题进行了研究,取得了一些有实际应用意义的结果。 首先,从理论分析入手,研究了地铁振动波在多层土壤介质中的传播特性,涉及体波、表面波和饱和土中波等内容,分析了波的反射、透射、衰减规律和地面振动中各种波的比例关系。 第二,对地铁振动在地表的传播规律进行了实测研究,对实测数据进行了快速付立叶变换处理,分析了振动的振级及衰减规律。结果表明地铁振动的竖向振动大于水平方向,考虑环境影响时可以仅考虑竖向振动分量。竖向振动在地铁隧道附近以40-80Hz的为主要振动,振级超出《城市区域环境振动标准》文教区昼间70dB的要求,高频振动随着到隧道距离的增加迅速衰减,5m以外环境振动振级满足规范要求;30m以外,10-60Hz的振动水平相当。 第三,在已有研究的基础上,正确地解决了地铁振源问题;利用有限元分析技术,成功地模拟了地铁振动在土壤中的传播。在数值分析方法中讨论了模型大小、单元大小、阻尼选取、时间步长和动力边界处理对模拟计算的影响。用不同边界条件下的结果对比作为标准,判断模型大小和边界条件的合理性;论证了单元大小为分析波长的1/12-1/8时才能得到正确的结果;对于地铁振动分析,阻尼系数的选取必须顾及高频的影响,不能仅按模型的前几阶固有频率来确定。经验证,模拟结果和实测数据在频谱分析上有很好的相似性,借此进一步分析了土壤中波动的传播规律。 第四,分析了地下连续墙对于天然基础和深基坑基础(这时和围护桩合一)的隔振效果。将屏障的深度、厚度和材料刚度特性作为参数进行分析,结果认


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