地鐵對(duì)周邊建筑物振動(dòng)影響研究

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1、地鐵對(duì)周邊建筑物振動(dòng)影響研究摘要：改革開放以來，軌道交通在各個(gè)大城市發(fā)展迅速，數(shù)量迅速增加。地鐵項(xiàng)目是髙效的運(yùn)輸方式，運(yùn)行軌道遍布城市市區(qū)的地下，在方便居民出行，緩解道路交通壓力的同時(shí)又存在對(duì)周邊建筑的影響。在路面的地鐵，除了常見的列車運(yùn)行噪聲的影響之外，也包括對(duì)周邊建筑的振動(dòng)產(chǎn)生影響。在地鐵主要運(yùn)行的地下隧道，對(duì)周邊建筑的振動(dòng)影響則占到了主要，噪聲影響則占到次要。對(duì)于大部分運(yùn)行里程都在地下的鐵路來說，分析研究地鐵運(yùn)行對(duì)周邊建筑振動(dòng)影響顯得十分重要。關(guān)鍵詞：地鐵、振動(dòng)、建筑、噪聲中圖分類號(hào)：U231+.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：本文著重列舉國

2、際上應(yīng)對(duì)地鐵運(yùn)行對(duì)周邊建筑振動(dòng)的影響。在分析產(chǎn)生振動(dòng)效應(yīng)的同時(shí)，也站在建筑的角度上應(yīng)對(duì)振動(dòng)的措施和減小振動(dòng)影響的方法。以便作為預(yù)防建筑事故的考慮因素，建設(shè)良好人居環(huán)境的參考。一、原因分析1?振動(dòng)來源靜止的列車會(huì)因?yàn)榫薮筚|(zhì)量的車身停泊在鐵軌上而產(chǎn)生巨大的相接面的應(yīng)力作用。之后，如果列車運(yùn)作起來，應(yīng)力的范圍會(huì)隨著車體的移動(dòng)而移動(dòng)，靜止時(shí)的應(yīng)力作用也會(huì)向四周擴(kuò)散產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的應(yīng)力場。從理想的列車運(yùn)行假設(shè)中脫離出來，復(fù)雜的實(shí)際運(yùn)行中則會(huì)涉及到車輪滾動(dòng)和滑動(dòng)，以及車輪輪對(duì)偏移、車輪表面的凹凸、輪軸負(fù)荷過大等等。在軌道上則需要考慮到兩只鋼軌的受力不均勻、軌道

3、不平滑、道磕內(nèi)存在空間也可能成為增加列車振動(dòng)的因素。2?振動(dòng)傳播分析經(jīng)過分析，地鐵在運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)的路徑如此：車輪因?yàn)槟承┮蛩禺a(chǎn)生振動(dòng)，一部分振動(dòng)直接轉(zhuǎn)化成噪聲，另外通過固體傳播到隧道，然后隧道傳播大地，再傳播到建筑中。不難發(fā)現(xiàn)，鐵道輪軌種類、輪軌狀如何、枕木、道磴狀況都會(huì)影響到列車的振動(dòng)的產(chǎn)生和傳播。在建筑方面，建筑物整體與鐵軌的距離、建筑物承受振動(dòng)的能力、墻板的質(zhì)量、中心、阻尼、墻面和玻璃以及屋內(nèi)裝修的原材都會(huì)影響二次噪聲的大小。根據(jù)以往的文獻(xiàn)，行進(jìn)中的列車產(chǎn)生的振動(dòng)與軌道下枕木和道磴振動(dòng)的共振頻率在40至100赫茲。在振動(dòng)大小的歸類

4、中，最大的振動(dòng)是根據(jù)車輪和軌下部件的共振產(chǎn)生的頻率決定，這樣的共振大小是根據(jù)列車速度決定。特殊情況時(shí)，速度較慢的列車相比速度較快的列車能產(chǎn)生影響更大的振動(dòng)。40到80赫茲是地鐵的振動(dòng)速度極峰值，在臨近的房屋內(nèi)接收到的振動(dòng)也以頻率較低的振動(dòng)為主。3?建筑物振動(dòng)的表現(xiàn)從上可以看來，固體振動(dòng)和空氣噪音是列車在行進(jìn)過程中所產(chǎn)生的兩種主要的振動(dòng)類型。然而，地基的應(yīng)對(duì)振動(dòng)的彈性程度、建筑的形狀和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)以及屋內(nèi)的裝修布置都直接影響了建筑物的振動(dòng)感應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，建筑主要的干擾源是在主頻區(qū)傳播速度為f?ko如果房屋長度小于振動(dòng)的波長長度，那建筑物內(nèi)探測到的波

5、為平移波。假設(shè)兩者額長度一樣，也會(huì)是相似的平移波出現(xiàn)。當(dāng)共振出現(xiàn)時(shí)，建筑物的寬度n與波長m會(huì)滿足如下的關(guān)系n=m-0.5(n￡Z)[2],這種情況出現(xiàn)時(shí)有可能出現(xiàn)建筑物的搖晃以致傾塌。這只是在理想的狀態(tài)下考慮，實(shí)際中會(huì)有更多的影響因素。有的時(shí)候，建筑的振動(dòng)的效果是不確定的，相同的振動(dòng)不一定對(duì)所有的建筑都會(huì)產(chǎn)生相似的影響。所以，實(shí)事求是還是應(yīng)當(dāng)應(yīng)用到實(shí)際的工作中去。比較危險(xiǎn)的情形是地鐵的前進(jìn)速率大于建筑中的振動(dòng)傳播速率，建筑物將受到極大的影響。著名的傳播速度為每秒35米的瑞里波，如果地鐵的速度與之相近，振動(dòng)在建筑上的表現(xiàn)將十分明顯。建筑物位于不

6、同特性的突然，振動(dòng)的效果也會(huì)不同，質(zhì)地堅(jiān)硬的土壤會(huì)對(duì)振動(dòng)產(chǎn)生削減作用，松軟的土壤會(huì)產(chǎn)生加劇振動(dòng)的效果。如果振動(dòng)的峰值向較高頻率越近則是因?yàn)橥寥赖膱?jiān)硬程度提高產(chǎn)生的效果。如果振動(dòng)集中在頻率較低的范圍這是因?yàn)榈皖l具有較低的阻尼效果在頻率小于20赫茲時(shí)，振動(dòng)會(huì)趨向衰減。不僅如此，建筑結(jié)構(gòu)也會(huì)影響振動(dòng)效果，相同結(jié)構(gòu)的建筑物，重型建筑削減振動(dòng)的效果更好。4.減小地鐵振動(dòng)設(shè)計(jì)方案地鐵運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)效果與地鐵的機(jī)車特點(diǎn)、鐵軌情況、地下隧道設(shè)計(jì)、房屋地基和結(jié)構(gòu)都是有聯(lián)系的，所以從機(jī)車設(shè)計(jì)和道路建設(shè)上基礎(chǔ)建議1.整車質(zhì)量。研究發(fā)現(xiàn)在頻率較低的時(shí)候振動(dòng)有如下的關(guān)

7、系：[3]2?車軸質(zhì)量，研究發(fā)現(xiàn)振動(dòng)的大小與軸重成正相關(guān)。軸重為原來的兩倍，振動(dòng)在隧道上的表現(xiàn)增多3分貝左右3?懸掛裝置。如果懸掛系統(tǒng)不同也會(huì)產(chǎn)生不同的效果?？紤]到運(yùn)行的地鐵的配種穩(wěn)定在一定范圍，所以，懸掛設(shè)施的改變不大，振動(dòng)的聯(lián)系也較小。4.車輪。如果采用具有彈性性質(zhì)的車輪，那么隧道內(nèi)監(jiān)測到的40到50赫茲的振動(dòng)減少4到10分貝不等的數(shù)值[4]o5?輪軌?輪軌越光滑列車運(yùn)行越平穩(wěn)，振動(dòng)的大小越好。6.道磴。采用30到70厘米的道磴可以將振動(dòng)對(duì)隧道內(nèi)壁的影響降至0[5]。在道磴床連接處使用塑膠，雖然降低了振動(dòng)，但會(huì)使得鋼軌放生較大形變。7?軌

8、道接觸。例如設(shè)置彈性鋼軌固定設(shè)備，這樣一來，軌道和彈性原件之間的位移增大，但在40赫茲以下的振幅中會(huì)達(dá)到較好的阻隔振動(dòng)的功能。還有，降低靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的剛度比值能夠減小