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原文传递地铁运行引起的环境振动评估影响因素研究

论文题名：	地铁运行引起的环境振动评估影响因素研究
关键词：	地铁车辆;环境振动;钢轨波磨;叠加效应;建筑物结构
摘要：	我国各大城市日益完善的城市轨道交通网络为广大市民的出行带来了极大的便利，但同时其带来的振动问题也愈加严重。为了达到环境振动影响的相关要求，在地铁新线与邻近地铁线的敏感建筑物建设前，需对地铁运行引起的环境振动影响进行准确的评估和预测。振动在产生和传播过程中会受到诸多因素的影响，当一些影响因素发生变化时，可能会导致建筑物建成后与前期的振动预测水平存在显著差异。本文基于工程实践，对环境振动影响评估时的三种影响因素，包括钢轨波磨、双线列车同时通过引起的地面振动叠加以及建筑物结构与基础等对振动的影响进行了深入的研究和探讨，研究取得的主要成果如下：　　（1）深入研究了钢轨波磨对轨道振动振源强度的影响，研究结果表明，尽管钢轨波磨引起的激振频率在200Hz以上，但对环境振动评价主要考虑的200Hz以下频段也具有显著放大作用，对于钢弹簧浮置板道床而言，波磨导致的全频段隧道壁振动加速度峰值增幅达到500%，200Hz以下振动加速度峰值增幅达到400%，产生钢轨波磨后，振源处200Hz以下频段的振动传播至地面时，对环境振动产生的影响较大；钢轨波磨会导致振动加速度的衰减率降低，振动加速度由钢轨传递至道床、道床传递到隧道壁的衰减率分别降低6.1%、14.4%；在曲线半径相同的同一里程断面处，上坡和下坡的差异也比较明显，相比于上坡线路，下坡更容易产生波磨，而波磨的发生和发展则可能导致更多的轨道病害，在轨道养护维修的过程中，下坡区段的钢轨波磨需要得到重点关注。　　（2）通过现场振动测试和数值仿真分析相结合的方法开展研究，计算结果表明，仿真与实测结果的一致性较好，可以使用仿真模型进行计算与研究工作。进一步深入分析探讨了双线列车交会对地面振动响应的影响，研究结果表明，在一定距离范围内，虽然下行列车单独通过引起的地面振动未超过规范限值，但双线列车交会可以导致地面振动响应出现从不超过标准限值到超限值的本质性变化，在距离下行隧道中线10~30m处，下行列车单独通过时地面振动的分频最大振级为58.2~62.0dB，满足规范要求，而双线列车同时通过时分频最大振级为62.6~63.6dB，超出了JGJ/T170－2009中规定的最严格的限值要求；随着列车运行速度的增加，振动叠加效应也会更加明显，在距离下行隧道中线10m处，当列车运行速度从40km/h提高到100km/h时，与下行列车单独通过工况相比，双线同时通过时振级放大效应从3.1dB增加到了4.8dB；对于沿轨道交通线路方向上跨度较大的敏感建筑物，其建筑范围内出现双线列车交会的概率较大，需要考虑双线振动叠加对建筑物内振动响应的影响。　　（3）采用类比测试的方法对比了敏感建筑物建成前、后振动响应的差异。由测试结果可知，建筑物建成后的振动水平与建设前的地面振动水平差异较大，在距地铁隧道中线50m处，建筑物建成后的室内测点分频最大振级相比于无建筑物时的空地地面测点增大了5~10dB，因此，在进行地铁运行对拟建建筑物振动评估预测时，仅在空地地面进行振动测试不能准确的反应建筑物建成后内部的振动情况，建议通过类比测试来完善评估结果，并在建筑物建设周期内进行跟踪测试评估。
作者：	余梦雯
专业：	道路与铁道工程
导师：	张远荣
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国铁道科学研究院
学位年度：	2023