地鐵列車振動環(huán)境響應預測的人工單點列脈沖激勵方法研究.pdf

1、城市軌道交通正處于一個高速發(fā)展期，為了順應快速到來的城市化進程，各主要大城市均大力發(fā)展新型、快速、高效的城市軌道交通網(wǎng)絡體系。同時，地鐵列車運行引起的環(huán)境振動問題也越來越受到人們的關注，已經(jīng)出現(xiàn)了大量的沿線居民集體投訴的情況，一些精密儀器使用單位及古建筑保護單位也提出了嚴苛的要求。然而，現(xiàn)有的地鐵列車振動環(huán)境影響預測與評價工作尚不能滿足實際工程的需要，尤其是預測的精度，凡涉及到評價受振敏感目標的影響頻率及強度時，現(xiàn)行方法基本無法滿足高精

2、度的預測要求，這導致了許多軌道減振措施失敗的案例。因此，作者所在的課題組于2011年，提出了基于現(xiàn)場脈沖激勵的傳遞函數(shù)預測方法，以此滿足對受振敏感目標進行高精度振動預測的要求。本文針對這一預測方法，進行了全面、系統(tǒng)的研究。
　　本文依托國家自然科學基金項目“地下列車運行引起環(huán)境振動預測模型研究(No.51008017)”和“基于現(xiàn)場脈沖激勵的地鐵列車振動環(huán)境影響預測模型研究(No.51278043)”，采用實驗室試驗、理論分析、數(shù)

3、值模擬和現(xiàn)場測試相結合的研究手段，提出了地鐵列車振動環(huán)境響應預測的人工單點列脈沖激勵方法，對其理論依據(jù)和操作流程進行了深入而系統(tǒng)的研究。論文的主要研究工作和取得的成果如下:
　　(1)針對我國地鐵交通的高速發(fā)展引起振動環(huán)境影響的若干問題，本文進行了詳細地收集;并細致地總結了國內(nèi)外地鐵列車振動預測評價手段及敏感受振體振動控制標準。
　　(2)在我校地下實驗室內(nèi)，通過脈沖激勵錘擊試驗的方式，本文對自隧道壁拾振點至地表拾振點的振動

4、傳遞特性進行了系統(tǒng)的試驗。試驗結果表明，當人工脈沖激勵產(chǎn)生的隧道結構振動幅值與地鐵列車運行引起的振動幅值處于相同量值范圍內(nèi)時，且在振源激勵點與隧道壁拾振點位于同一橫截面內(nèi)時，“隧道-地層”振動傳遞特性與脈沖激勵振源的頻譜特性無關。
　　(3)采用理論分析手段，本文針對隧道內(nèi)不同類型的振源引起“隧道-地層”振動傳遞特性之間的關系，進行了推導分析。本文得到了一組振動傳遞特性的預測公式，以此，應用人工單點列脈沖激勵方式，可獲得“隧道-地

5、層”振動傳遞特性，作為地鐵列車運行時的“隧道-地層”振動傳遞特性。經(jīng)數(shù)值試驗分析及實際案例預測，基于這組預測公式的人工單點列脈沖激勵方法可以實現(xiàn)對受振敏感目標，進行包含頻響及強度在內(nèi)的高精度預測。
　　(4)本文針對不同的軌道型式、隧道結構、土層組成、埋置深度和水平距離條件，進行了多因素影響分析，得到了振動傳遞特性預測公式中的校準函數(shù)和隧道修建前后的振動傳遞特性修正函數(shù)，以此確保人工單點列脈沖激勵預測方法的預測精度。
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