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原文传递地铁激励下振动的传播规律及建筑物隔振减振研究

论文题名：	地铁激励下振动的传播规律及建筑物隔振减振研究
关键词：	地铁振动;屏障隔振;砂垫层;弹簧隔振器;地铁隧道
摘要：	随着城市地铁交通的迅猛发展，地铁振动对人们生活学习也产生了一定的影响，地铁振动已成为一种振动公害。但是对地铁振动的认识还很不全面，在振源、振动在土壤中的传播、建筑物的减、隔振技术和人体对振动的感觉等方面都还有很多研究工作要做，为此本文围绕地铁振动问题进行了研究，取得了一些有实际应用意义的结果。首先，从理论分析入手，研究了地铁振动波在多层土壤介质中的传播特性，涉及体波、表面波和饱和土中波等内容，分析了波的反射、透射、衰减规律和地面振动中各种波的比例关系。第二，对地铁振动在地表的传播规律进行了实测研究，对实测数据进行了快速付立叶变换处理，分析了振动的振级及衰减规律。结果表明地铁振动的竖向振动大于水平方向，考虑环境影响时可以仅考虑竖向振动分量。竖向振动在地铁隧道附近以 40-80tHz 的为主要振动，振级超出《城市区域环境振动标准》文教区昼间70dB的要求，高频振动随着到隧道距离的增加迅速衰减，5m以外环境振动振级满足规范要求；30m以外，10-60Hz的振动水平相当。第三，在已有研究的基础上，正确地解决了地铁振源问题；利用有限元分析技术，成功地模拟了地铁振动在土壤中的传播。在数值分析方法中讨论了模型大小、单元大小、阻尼选取、时间步长和动力边界处理对模拟计算的影响。用不同边界条件下的结果对比作为标准，判断模型大小和边界条件的合理性；论证了单元大小为分析波长的1／12-1／8时才能得到正确的结果；对于地铁振动分析，阻尼系数的选取必须顾及高频的影响，不能仅按模型的前几阶固有频率来确定。经验证，模拟结果和实测数据在频谱分析上有很好的相似性，借此进一步分析了土壤中波动的传播规律。第四，分析了地下连续墙对于天然基础和深基坑基础(这时和围护桩合一)的隔振效果。将屏障的深度、厚度和材料刚度特性作为参数进行分析，结果认为隔振效果对屏障的材料刚度最敏感，其次为屏障的厚度，再其次为屏障的深度。认为混凝土地下连续屏障的隔振效果不是很明显。第五，为了解决近地铁房屋结构的减振问题，利用上述方法研究了砂垫层的地铁隔振效果；作为极限情况，分析了隔振效果和刚度的变化关系。结果认为砂垫层的隔振效果不明显，利用桩基础和基础底板下预留空隙的办法可以比较有效的隔振。最后，探讨了弹簧隔振器在地铁隔振中的隔振原理，分析了弹簧隔振的设计方法及效果，结果表明弹簧隔振器对于地铁振动有很好的隔振效果，可以降低振动11-15dB。同时研究了地铁振动在建筑物中的传播规律，水平振动沿楼层高度方向减小，Z向振动则在结构自振频率段附近被放大，且在本工程中振级沿高度增大，增大对板中点、梁中点和梁柱节点呈现不同的规律，板上点增大最多，梁柱点最少。虽然水平振动的振级都还在现行规范和规程的控制范围内，但很多点Z向振动已超出规范限值，使得隔振变得必要。
作者：	申跃奎
专业：	结构工程
导师：	丁洁民
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文