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原文传递地铁对电力隧道的振动影响及减隔振效果研究

论文题名：	地铁对电力隧道的振动影响及减隔振效果研究
关键词：	电力隧道;地铁荷载作用;振动响应;减隔振措施;缩尺模型试验
摘要：	随着城市化及地下空间的发展，电力隧道与地铁隧道不可避免的存在交叉重叠区域，而地铁运行引起电力隧道的振动会诱发电力隧道结构破坏、渗漏等危害。故本文研究旨在探索地铁荷载作用下电力隧道的振动影响及减隔振措施。选取广州 500kV 穗西楚庭输变电工程作为原模型。以相似理论为基础，按1：15的缩尺模型试验为研究方法，研究地铁振动下不同轴线交叉角度、不同空间平行角度、不同距离、不同车速、不同荷载及频率等影响因素下电力隧道振动响应机理。通过缩尺模型试验及数值模拟的研究方式，获得的重要结论如下：　　（1）设计研发了可以较真实反映地铁列车运行状态的加载体系。包括了可调节反力架系统和可移动且速度可变的动力小车系统，可调节反力架系统可应对加载过程中围岩土的不均匀变形而产生的地铁隧道随沉降导致加载系统与隧道结构剥离，避免动力加载的缺失问题；可移动且速度可变的动力小车系统还原地铁运行时地铁列车的停止、启动、匀速和加速等状态。　　（2）通过缩尺模型试验得到了地铁荷载作用下地铁隧道—土—电力隧道体系的动力响应规律，结果表明，振动沿地铁或电力隧道结构传播规律为平行于轨道方向衰减最快、水平垂直于轨道方向次之、竖向衰减最慢；土体中加速度最大区域位于地铁隧道下部，侧部次之，上部较小，各向衰减均逐渐变缓；且振动在土体中传播时横向衰减最快、纵向次之、竖向衰减较慢；通过频谱分析发现土体对高频具有抑制作用；当振动波遇到地下结构如电力隧道时，会出现波的折射和反射，会造成波的叠使振动局部放大。　　（3）通过不同荷载及频率、不同车速等加载方式，发现加载荷载作用下，隧道结构和土体的振动波形与振源的发生荷载波形一致。正弦低频时隧道和土中加速度不具备正弦波形，高频时为正弦波形。扫频荷载在扫频周期内先线性增加后线性减小。列车速度增大时，土体和隧道结构的加速度及高频幅值增大；加速度随列车速度增大而增大，一方面是由于高频频率的加速度有效幅值增大，另一方面是由于速度快时轨道不平顺引起附加荷载增大；速度增大时隧道结构下部土压力增大，上部土压力减小；车速增大时动应变减小且减小趋势较小。　　（4）通过对不同轴线交叉角、不同平行空间角和不同距离的位置关系试验，发现轴线交叉角对电力隧道振动的响应存在影响，由 0~90 度变化过程中加速度逐渐减小且减小趋势由0~45度较快到45~60度变缓、60~90度较为平缓；不同平行空间角对电力隧道振动的响应存在着一定程度影响，当电力隧道沿地铁隧道正下方顺时针移动至正上方过程中，一方面振动峰值区域由电力隧道底部逆时针转移至顶部即由正下方时处于顶部到左下方时处于右上角、正左方时处于右部、左上方时处于右下角到正上方时处于底部，另一方面振动峰值呈现先减小后增大的趋势，电力隧道位于地铁隧道底部时加速度峰值最大，顶部时次之，正左侧时最小；在不同距离条件下，随着距离增加加速度逐渐减小。　　（5）EPS 聚乙烯泡沫通过内部的泡沫气泡的压缩变形的方式消耗振动能量；橡胶颗粒均可以通过自身的变形及颗粒间的摩擦吸收振动能量，两者具备姣好的减隔振效果，相比之下，EPS减隔振效果更优。
作者：	林文剑
专业：	土木工程
导师：	袁杰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	广州大学
学位年度：	2023