南京南站高速列車對建筑結(jié)構(gòu)振動影響實測及分析

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1、南京南站高速列車對建筑結(jié)構(gòu)振動影響實測及分析顏鋒張楠張高明錢基宏中國建筑科學(xué)研宄院北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)膣在第三代鐵路客站建設(shè)中，站橋合一的建筑結(jié)構(gòu)形式大量出現(xiàn)，列車對站房結(jié)構(gòu)振動影響也開始變得明顯。木文對列車運行時南京南站的站房結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)進行了實測。根據(jù)站房結(jié)構(gòu)關(guān)鍵位置的測試結(jié)果，對振動加速度和位移響應(yīng)的極值、頻譜特性、振動分布和時程特點等進行了分析。同時根據(jù)輪軌關(guān)系理論建立了站房有限元計算模型，進行了動力響應(yīng)分析計算，并將計算結(jié)果與實測結(jié)果進行了對比。結(jié)果表明理論計算值與現(xiàn)場實測值較為接近，證實了列車振動影響計算方法是可信的。關(guān)鍵詞：振動

2、;南京南站;列車風(fēng);輪軌激勵;舒適性;南京南站總建筑面積近55萬m,其中中間156m范圍為主站房部分，東西兩側(cè)各158m范圍為無站臺柱雨棚部分。南京南站包括寧安場、滬漢蓉寧杭場和京滬場三大站場，共計14條列車運行軌道，各軌道及軸線位置如圖1所示。圖1南京南站主站房示意圖1振動測試設(shè)置為了避免旅客行走等因素對測量結(jié)果造成干擾，選擇在京滬高鐵封閉聯(lián)動測試期間進行振動影響的測量，進行了地下一層頂板（出站大廳）和候車層（見圖2）的振動測量。測量時南京南站主體施工已經(jīng)完成，局部裝修工作仍在開展。施工對測量造成了一定的影響，特別是候車層由列車造成的振動幅值較小

3、，環(huán)境和施工造成振動對信噪比有一定影響。測量時站臺層正在進行京滬線高鐵的封閉聯(lián)動測試，人員和測試設(shè)備無法進入，所以站臺層沒有進行測量。傳感器布置見圖3。圖2候車層和地下一層示意圖圖3傳感器布置圖加速度傳感器選用941B型加速度傳感器。由于地下一層的柱網(wǎng)布置相對上部更密，故在地下一層頂板的4個立柱位置布置了4個測點，測點均設(shè)置在6軸上，在6軸和P軸交點處設(shè)置了1號測點（測量豎向、順軌向和橫軌向），在N軸設(shè)置了2號測點（測量豎向和橫軌向），在Q軸設(shè)置了3號測點（測量豎向），在R軸設(shè)置了4號測點（測量豎向），如閣4所示。候車層測點均設(shè)置在6軸上，在6軸和

4、P軸交點的樓板跨中位置設(shè)置了5號測點（測量豎向、順軌向和橫軌向），在6軸和N軸交點的柱頂位置設(shè)置了6號測點（測量豎向、順軌向和橫軌向），如圖5所示。其中P軸位于候車層跨中，候車層桁架跨度為43m，N、Q軸為立柱位置。圖4地下一層樓板測點布置圖圖5候車層樓板測點布置圖1.2測試工況受現(xiàn)場條件的制約，無法監(jiān)測到全部站臺通車的情況，監(jiān)測到的工況編號如表1所示。南京南站雖設(shè)有正線，但實際運營時所有車次全部?？?，沒有過站車次，測試期間也沒有監(jiān)測到高速過站工況。表1振動測試工況2測試結(jié)果ra列車在京滬場進出站時，地下一層頂板各工況振動加速度峰值平均值如表2所示

5、。不同工況對比表明，列車在P軸運行時，地下一層振動響應(yīng)相對較大。最大豎向振動加速度為44.linin/s,橫軌向加速度為24.4min/s,順軌向加速度為24.7mm/so列車在京滬場進出站時，候車層頂板各工況振動加速度峰值如表3所示。候車層振動響應(yīng)相對地卜一層來說較小。最大賢向振動加速度為16.9mm/s,橫軌向加速度為9.2mm/s,順軌向加速度為9.6mm/so數(shù)據(jù)分析表明，各工況下加速度峰值的標(biāo)準(zhǔn)差均較小，進出站時各個方向的加速度標(biāo)準(zhǔn)差均小于5mm/s,說明加速度反應(yīng)的規(guī)律性較好。通過測得的加速度進行兩次積分，得到位移響應(yīng)。結(jié)果表明地下一層

6、頂板和候車層樓板的位移均極小，最大值為0.014?，故不再詳細(xì)列出。表2地下一層振動加速度峰值平均值表3候車層振動加速度最大值Table3Peakvalueofvibrationaccelerationofwaitingfloor2.2加速度響應(yīng)分布各測點位置的豎向加速度分布如圖6、圖7所示，其中橫軸為測點距離列車運行軸線的距離，縱軸為各工況加速度響應(yīng)峰值。可以看出，隨著距離的增加，地不一層和候車層樓板的振動水平均顯著降低，21.5m后振動響應(yīng)下降至列車所在位置約50%,43m后下降至約10%。2.3加速度響應(yīng)時程1）地下一層16節(jié)380A經(jīng)P軸由

7、東向西進站時，1號測點三向振動的典型加速度時程如圖8所示。波形呈前鈍后尖的梭形，以零點為屮心兩側(cè)振蕩。2、3、4號測點的波形規(guī)律與1號測點基本一致，但幅值小于1號測點。16節(jié)380A經(jīng)P軸由西向東出站時，1號測點三向振動的加速度時程如圖8所示。波形呈前尖后鈍的梭形，以零點為中心兩側(cè)振蕩，。2、3、4號測點的波形規(guī)律與1號測點基本一致，但幅值小于1號測點。2）候車層樓板8節(jié)380A經(jīng)正線P軸由四向東進站時，5號測點（候車層跨中測點）豎向振動的加速度時程如圖9所示。從波形圖可以看出，由于受到施工影響，環(huán)境噪聲和對加速度幅值來說較大，受列車振動影響部分的

8、波形基木呈前鈍后尖的梭形，以零點為屮心兩側(cè)振蕩。閣6地下一層樓板振動響應(yīng)分布閣圖7候車層樓板振動響應(yīng)分布圖2.4加速度響應(yīng)