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轨道交通系统对周围环境的振动影响(1)

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三、计算报动的理论方注

当振动接收点与波源距离小于列车1／π长度，且接收点远至足以产生远域时，由列车所形成的振动荷载几何上可以模拟成谐和线荷载波源。

在竖向谐和线荷载作用于弹性半空间情况下，振动能量呈圆柱状扩散，振幅衰减速率较点波源作用下为没（点波源作用下，能量呈球状扩散），R波由二维波成了类似一维的波，在地表面上并不衰减，而远域的体波（P波和S波），其振幅在地表面下将反比于接收点与线荷载距离的平方（呈衰减）。

上述波传问题在波源下的解都是把地基上看作均匀、各向同性的弹性半空间，这种地基上模型是对实际地基上的理想化。但是它给出了在点波源或线波源作用下体波、面波衰减的一些基本特征。

四、减振隔振措施

交通荷载所引起的地面振动，经常会影响邻近的结构物，或对邻近振动敏感的精密仪表、设备等有不可忽视的影响，也时常干扰邻近居民的生产与生活环境，因而对地面振动防止对策的研究已经成为一个非常重要的环境和工程问题。应用屏障是防止和减轻地面振动的有效措施，对该问题的研究始于本世纪40年代。一般而言，振动的有效隔阻可由河渠、橡胶垫层、板桩墙以及桩等屏障来截断、散射、绕射各种应力波而达成。屏障又可以分为连续屏障和非连续屏障。连续屏障是指屏障是连续的整体，如开口沟渠，用泥浆、锯屑和沙子等填充的沟或混凝土刚性墙等；非连续屏障措屏障由间断的屏障单体构成．如圆柱行排孔和排桩等。一般所研究的振动屏障问题，可以分成两大类，一为主动隔振，又称（近场）积极隔振，即利用间接或围绕振动的障壁，以减少由振动源发射出来的波能。由于主动隔振法的屏壁接近波源，所以其主要用于阻隔体波（P波和S波）。另一类为被动隔振，又称（远场）消极隔振，即在高振源较远处作屏障，隔开振动，使之无法降低振动的地点。被动隔振法由于障蔽远离振动源，所以主要用来阻隔面波（R波）。屏障隔振的原理是建立在波能的反射、散射和衍射的基础上，实质上是弹性波和存在于均质弹性介质（屏障）间的相互作用结果。屏障对波的散射效应决定其隔振效果。由于R波的散射是一个非常复杂的过程，所以理论解多限于体波，并以SH液研究最多，但仍限于几种规则屏障。

关于振动屏障的问题，已有很多人做过研究，如Woods[11]曾提出有关利用明渠产生主动阳振的现场调查报告。Pao[12]等曾利用解析的方法研究波在圆形及抛物线型障壁的折射问题，其中解析的方法由于闭和型的解不易获得，而使其解仅限于简单的几何形状和在特珠的理想条件下。近年来，又有许多学者利用有限元配合特殊的人工边界研究了弹性基础对降低交通振动的效用，利用有限元与边界元或无限元的杂交法，研究交通的隔振问题。高广运等首次提出了地面连续和非连续屏障隔振的概念，指出非连续排桩屏障的散射效应决定隔振效果，而屏障的衍射效应决定其影响范围。

为防止振动表面波的传播，在地表采取挖沟、筑墙等措施也能取得一定效果。有三种隔离模式：弹性基础、明沟和充填式沟渠。研究结果表明：弹性基础对较高频率的隔振效果好，但由于弹性基础的存在，轨道上的最大低频速度和加速度会被放大，所以无论是对于运行列车的平稳性还是对周围环境的隔振来说，弹性基础并不是很理想的方法；对于明沟和充填式沟渠而言，一般来说，减振沟越深，其有效隔振频率的下限就越低，减振效果越好。沟的宽度与隔振效果无关。对阻隔列车引起的振动而言，明沟在三种方式中是最好的，它可以完全切断振动波的传播，只要沟的深度足够，就可以获得理想的隔振效果。但在实际应用上，明沟有稳定性的问题，须设置支撑构架使其保持稳定。对于低频振动，上述三种隔振措施所引起的效果都不大，对于高频振动，如高速列车运行所引起的振动，上述三种隔振措施的效果都可以，但以明沟的隔振效果为最佳。

五、结论

虽然对于轨道交通系统对周围环境的影响这一课题国内外都做了不少工作，但仍有很多工作要做。

（1）轨道交通系统引起的振动都是通过土壤而传递到临近结构物，造成于抗性的振动或破坏，因此，必须首先了解地表下波传特性。

（2）工程实际中遇到的土都是各种各样，非常复杂，所以在研究上介质中弹性波的传播问题时，必须在弹性波理论揭示的规律基础上，再引人大量的现场测试得到的具体参数来解决振动的波动衰减问题。

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-全文完-