地铁列车运行对周围建筑物的振动响应研究.pdfVIP

摘要

随着我国城市化的迅速发展，城市人口持续增加，城市道路交通状况日益恶化，

因此城市轨道交通成为市内重要的交通方式。但随着我国各城市地铁的不断建设，地

铁列车运行引起的周围环境振动问题近年来备受关注。本文以某地铁周围建筑物为研

究对象，采取有限元仿真和现场实测等方法研究了建筑物的振动特性。首先通过多体

动力学软件UM建立车辆-轨道耦合模型，仿真计算出地铁列车以80km/h的速度运行

时的轮轨垂向力；再通过有限元软件ABAQUS建立隧道-土体-建筑物模型，将轮轨力

作为外部荷载施加在模型上，仿真分析地铁周围建筑物的振动响应规律；然后对建筑

物基础隔振、钢弹簧浮置板道床和空沟3种减振措施进行了研究，对采用不同参数组

合的减振措施的减振效果进行分析；最后选取三种组合方案并比选最优，以期能为该

类型建筑物减振方案的设计提供理论和技术支撑。

研究结果表明：橡胶支座和三维隔振装置能够有效地减小建筑物各楼层的振动加

速度，和无隔振相比，橡胶支座和三维隔振装置隔振后建筑物第5层中心处的Z振级

分别减小了4.63dB、7.88dB。随着浮置板长度从15m增加到60m，建筑物各楼层

中心处的Z振级不断减小，钢弹簧浮置板的减振效果也越来越好；各楼层中心处的Z

振级随着浮置板厚度的增加而不断减小，但减小的幅度越来越慢；随着钢弹簧浮置板

的钢弹簧刚度从1.9kN/mm增大到7.0kN/mm，各楼层中心处的Z振级也逐渐增大，

减振效果变差；各楼层中心处的Z振级随着钢弹簧支承间距从1.2m增加到3.0m而

逐渐减小，第5层中心处的Z振级减小了2.24dB。

沟深的变化对空沟减振效果的影响较大，沟宽的变化对其减振效果的影响相对较

小；建筑物各楼层中心处的Z振级随着沟深增加而逐渐减小，各楼层中心处的Z振级

随着沟宽增加而逐渐减小，确定减振效果最好的空沟尺寸为深度15m，宽度1.5m；

当空沟形状为反阶梯式时，各楼层中心处的Z振级是明显小于矩形、U形和V形空沟

时，反阶梯式空沟的减振效果较明显。通过分析计算不同减振方案减振后建筑物各楼

层的振动加速度与对应的Z振级，进行方案比选并得出建筑物减振的最优方案为钢弹

簧浮置板、空沟和建筑物基础隔振三种减振措施共同组合，最优方案减振后，第5层

的Z振级仅有61.13dB。

关键词：地铁振动；建筑物；减振；竖向振动加速度；Z振级

Abstract

WiththerapiddevelopmentofurbanizationinChina,theurbanpopulationcontinuesto

increase,andtheurbanroadtrafficsituationisdeteriorating.Therefore,urbanrailtransithas

becomeanimportantmodeoftransportationinthecity.However,withthecontinuous

constructionofurbansubwayinvariouscitiesinChina,theproblemofambientvibration

causedbysubwaytrainoperationhasattractedmuchattentioninrecentyears.Inthispaper,

thevibrationcharacteristicsofabuildingaroundasubwayarestudiedbyfiniteelement

simulationandfieldmeasurement.Firstly,avehicle-trackcouplingmodelisestablishedby

multi-bodydynamicssoftwareUM,andtheverticalwheel-railforceof