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原文传递地铁车辆段岔区上盖建筑振动特性及传播规律研究

论文题名：	地铁车辆段岔区上盖建筑振动特性及传播规律研究
关键词：	地铁车辆段;道岔区域;上盖建筑;振动特性;传播规律
摘要：	为了解决土地资源短缺和轨道交通运维成本高昂问题，地铁车辆段上盖物业开发日渐普遍，但列车运行时产生的激励经过短距离场地土后径直向上传递到上盖建筑物中，容易引发上盖建筑振动及结构二次噪声，对人们的生活质量产生影响。而车辆段轨道形式错综复杂，多处存在道岔及小半径曲线，道岔区域钢轨变截面会导致轮轨冲击加剧，对上盖建筑的影响不可忽视。为了保证后续地铁车辆段上盖物业环境的舒适性和安全性，对车辆段列车行经道岔区域引起的上盖建筑振动特性及传播规律进行研究是必要的。本文以武汉某车辆段作为研究对象，研究了地铁车辆段场地土及上盖建筑车致振动传播规律，模拟了列车过岔所致振动响应。主要研究内容和结果如下：　　（1）通过对武汉某车辆段进行现场振动及结构二次噪声实测，并对实测结果进行时域及频域分析，得到列车所致振动对周围场地土及上盖建筑物的影响，分析振动传播规律，并根据现行规范对建筑物内振动及结构二次噪声进行评价。发现车辆段列车中低速行驶引起的临近地表竖向振动主频为63Hz，柱身处主频为40Hz，土与结构耦合作用导致高频成分损失；上盖建筑振动以竖向为主，板中振动在楼板自振频率处有所放大，柱底振动明显小于楼板中央；建筑框架柱竖向振随楼层的增高而增大。　　（2）建立车辆—轨道理论模型，以轨道随机不平顺作为激励输入，计算车辆系统和轨道（直线、道岔）系统动力学方程，得到列车固定速度下直线行驶和侧向过岔轮轨相互作用力。建立轨道结构—场地土—上盖建筑物三维有限元模型，将轮轨接触力作为随时间变化的移动荷载，模拟车致振动响应，并将结算结果与实测相比对，验证有限元模型的合理性。　　（3）在已验证模型的基础上，研究了列车侧向过岔振动响应特性。与直线段相似，列车侧向低速过岔引起的振动能量主要集中在50~60Hz，但低频能量较直线段而言更加突出。岔区地表振动响应是转辙区与辙叉区轮轨冲击响应叠加后的结果，振动向远处传递的过程中衰减幅度随着频率的增大而减小。振动传递到建筑物后，0~20Hz频段产生放大，随着楼层的升高，板中10Hz以上振动衰减，低频能量更为突出；建筑柱身振动峰值为10Hz，随着楼层的增高，柱身低频振动增大，体现了典型的整体振动特性。　　（4）按照车辆段施工过程，设置自由场、桩基非自由场、盖板非自由场和建筑非自由场四种工况，探究不同施工阶段振动特性，研究土与结构的耦合作用对上盖建筑振动传播的影响。非自由场地表振动较自由场有所减小，体现了典型的运动效应；相比场地土而言，不同施工阶段列车运行引起的桩身振动差异较小。直线段传递函数在结构固有频率处有所放大，盖板、建筑非自由场土与结构耦合损失大于桩基非自由场，上盖建筑会导致盖板柱身振动能量增大。在岔区中，不同施工阶段土与结构传递函数没有体现出明显差异，整体变化趋势与直线段相似。
作者：	陈颖
专业：	土木工程
导师：	邹超
授予学位：	硕士
授予学位单位：	广东工业大学
学位年度：	2023