【博士】地鐵引起環(huán)境振動(dòng)及房屋浮置樓板隔振研究【2008】

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　　學(xué)科專業(yè)：防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院　　學(xué)位年度： 2008年　　近來年，一方面，由于地鐵交通的大力發(fā)展，地鐵距建筑物越來越近，有的就在建筑物正下方運(yùn)行：另一方面，由于人們生活水平的提高、精密儀器的靈敏度和精度越來越高，對(duì)振動(dòng)的限制越來越嚴(yán)格。因此，地鐵引起環(huán)境振動(dòng)問題越來越突出，研究地鐵引起環(huán)境振動(dòng)及隔振問題具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文結(jié)合同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的上海音樂學(xué)院擬建項(xiàng)目，對(duì)地鐵引起環(huán)境振動(dòng)及房屋浮置樓板隔振等若干問題進(jìn)行了研究，主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：　　1．振動(dòng)對(duì)環(huán)境特別是對(duì)人的影響，不僅與振動(dòng)強(qiáng)度大小有關(guān)，而且與振動(dòng)的頻率、方向和暴露時(shí)間等有關(guān)，因此，研究了由加速度時(shí)程，獲得其對(duì)應(yīng)分頻值，即I／3倍頻程中心頻率對(duì)應(yīng)加速度值的方法。評(píng)價(jià)振動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響，必然需要一定的標(biāo)準(zhǔn)，因此系統(tǒng)研究了有關(guān)振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而提出頻域內(nèi)振動(dòng)評(píng)價(jià)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用方法。　　2．列車運(yùn)行作用在軌道上的力可分解為常值的擬靜力和輪軌動(dòng)接觸力，前者是由于列車重量引起，后者是出于道床不均勻、軌道不平順和車體自身振動(dòng)等引起。本文采用理論方法計(jì)算列車運(yùn)行弓i起環(huán)境振動(dòng)的振源豎向振動(dòng)加速度，并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較分析，兩者基本吻合。列車引起環(huán)境振動(dòng)的振源振動(dòng)主要由輪軌動(dòng)接觸力和軌道不平順引起，擬靜力引起的振動(dòng)很小?！　?．傳統(tǒng)的振動(dòng)信號(hào)分析，一般采用Fourier譜分析方法，F(xiàn)ourier譜分析主要適用于線性平穩(wěn)信號(hào)，由于地鐵列車質(zhì)量和運(yùn)行速度等的不確定性、振源(列車．軌道．路基系統(tǒng))機(jī)理和振動(dòng)傳播途徑(地基土等)的復(fù)雜性以及地面背景振動(dòng)的干擾，地鐵引起地面振動(dòng)并非嚴(yán)格意義上的線性平穩(wěn)信號(hào)。利用適用范圍更寬，可用于非平穩(wěn)信號(hào)分析的正交Hilbert-Huang變換，對(duì)實(shí)際量測(cè)的地鐵引起地面振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，研究地鐵引起地面振動(dòng)的頻譜特性。并與Fourier譜進(jìn)行比較。利用Hilbert邊際譜計(jì)算分析純粹地鐵引起地面振動(dòng)的頻譜特性?！　?．基于有限元方法計(jì)算分析地鐵引起地面振動(dòng)及其衰減規(guī)律時(shí)，考慮土體等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，受到頻率分布較廣及高頻振動(dòng)激勵(lì)，將產(chǎn)生復(fù)雜的拍現(xiàn)象。采用多個(gè)控制頻率來確定阻尼比，從而使振動(dòng)在整個(gè)頻率范圍內(nèi)的阻尼比與事先確定的控制阻尼比之差滿足要求，進(jìn)而建立Caughey阻尼模型，利用該模型計(jì)算土體的動(dòng)響應(yīng)，并與按Rayleigh阻尼模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明，按Rayleigh阻尼模型算得的系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)偏小?！　?．比較利用平面和空間兩種模型計(jì)算框架結(jié)構(gòu)房屋在地鐵引起地面豎向振動(dòng)作用下的響應(yīng)，兩模型的計(jì)算結(jié)果基本一致。為避免采用如“軌道道床-地基土．地面建筑物力等整體模型時(shí)，由于地基土的復(fù)雜性和不確定性等所帶來的誤差，利用容易量測(cè)的地鐵運(yùn)行時(shí)地鐵隧道附近地面振動(dòng)加速度時(shí)程，作為輸入激勵(lì)，計(jì)算比較在多種激勵(lì)、Caughey阻尼和Rayleigh阻尼模型情況下，結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)。利用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及其前述應(yīng)用方法對(duì)地鐵引起房屋振動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并考察行波效應(yīng)和兩種阻尼對(duì)計(jì)算結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的影響?！　?．對(duì)于地鐵引起的高頻振動(dòng)，由單自由度入手，計(jì)算分析鋼彈簧隔振的特點(diǎn)。利用Caughey阻尼和Rayleigh阻尼模型計(jì)算地鐵引起浮置樓板的振動(dòng)響應(yīng)，進(jìn)而評(píng)價(jià)浮置樓板的隔振效果。　　

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