地铁运行列车引起建筑物低频振动数值分析

建立了一种列车-轨道-路基解析分析模型,将钢轨视为竖直平面内支承在winkler弹性基础上的一根连续的euler-bernoulli梁,考虑轮轨接触的影响,推导出单个轮对荷载对地基的作用力,通过迭加方式得到整列车对路基产生的动荷载;在此基础上,选取铁路线附近的某高层建筑,用有限元分析的方法计算了该高层建筑所受到的振动影响;研究了不同车速下不同距离建筑物中不同楼层的振动规律:振动随楼层高度增加具有不同程度增大的趋势;车速越大,建筑物的振动响应也越大;随着到轨道中心线距离的增加,建筑结构的振动逐渐减小。

本文通过对北京地铁八王坟车辆段平台及平台上建筑物的计算和分析，采用直接积分法，求得建筑物上各点在地铁列车振动荷载下的位移反应方程，并得出了在不同列车运行速度、不同建筑物结构参数、同一建筑物的不同楼层之间以及距地铁正线不同距离的建筑物之间地铁荷载产生的振动振级的变化关系。

在某地建于地铁线路附近的两栋装有隔震装置和一栋没有安设隔震装置的建筑物内,对地铁列车运行引起的振动进行了监测,并对地面结构的振动进行了数值模拟,然后对记录的振动波和数值计算结果进行了分析与对比,发现随着建筑物高度的增加,振动峰值呈余弦函数变化;地铁列车运行在建筑物内引起的振动时程的主要频率成分集中在22～40hz之间;安置在建筑物底部的隔震阻尼器对地铁运行诱发的振动波的阻隔作用不大;地铁列车运行引起的加速度值很小,不会对混凝土结构产生破坏,但生活在建筑物内的人群却能明显的感觉到振动;建筑物的振动不会表现出该振动波的特性,而是表现出本身的振动频率特性。因此,改变结构的动力特性是无法减小地铁列车运行引起的振动,而只能通过减弱振源来减轻振动,比如在轨道加隔振垫、挖隔振沟等。

以分频最大振级(vlmax)和最大z振级(vlzmax)作为评价量；结合相关标准；监测与评价北京市地铁列车运行引起的临近建筑室内振动；结果表明:北京市2条地铁线路的振动特征频率分别为25hz、31.5hz、40hz和63hz；以40hz为主；特征频率上振动加速度级(val)增量明显；vlmax、vlzmax的大小既与频率计权因子不统一有关；也与地铁对建筑室内振动的影响程度及振动能量在不同中心频率上的分布差异直接相关；地铁隧道埋深较水平距离对地铁振动衰减作用显著；地铁振动监测与评价的频率范围可统一为对人体影响较大的1hz~80hz；并统一频率计权因子；

浅埋地铁下穿越既有建筑物引起的振动噪声已成为严重的环境污染,针对软土地区某浅埋地铁下穿越建筑物的振动问题,分析不同减振技术措施的特点。对比分析表明,浅埋地铁运营对多层建筑物的影响主要是竖向振动,采用建筑物整体加固或地基土加固等技术措施可在一定程度上降低地铁振动对建筑物的影响。采用浮置地板虽可达到部分降低建筑物振动的目的,对于未设置浮置地板的区域则没有治理效果;采用建筑物整体减振的方式可以有效地隔离浅埋地铁的振动影响,但整体减振方案对于既有建筑物来说,实施难度大,施工风险相对较高。研究结论对于其他类似工程具有一定的参考价值。

地铁运行引起的地面振动实测及传播规律分析

以一种简化的方法，分别建立了列车—轨道和路基—土层—建筑物的二维动力相互作用分析模型，计算了列车引起的振动在土层中的传播特性及对邻近建筑物的影响．分析结果与实测资料相吻合，可为进一步研究振动环境控制问题提供参考

为便于对地铁引起的邻近建筑物楼板的振动进行分析及预测,提出了简化计算方法。将楼板简化为单自由度体系,将地铁引起的建筑物内房间墙根的竖向振动加速度时程作为该单自由度体系的基底输入,即可求得体系的加速度响应,将此近似作为该房间楼板中间的振动响应。对上海地铁8#线引起沿线某六层砖混结构的振动进行实测,并用冲击法实测了楼板的自振频率和阻尼比。用文中建议的简化计算方法和有限元方法算得地铁引起的楼板中间的振动并和实测结果进行对比,验证了简化算法的可行性。

深基坑工程对坑外地表沉降的影响,主要包含基坑开挖、基坑降水引起的地表沉降。文章通过对基坑开挖的有限元模拟及降水影响计算,分析了深基坑工程周边地表沉降、沉降的组成、变化趋势,以及对周边建筑沉降的影响。

针对地铁工程盾构法施工引起的邻近建筑物沉降问题,运用最小二乘法和bp神经网络法对现场监测的数据进行拟合、预报,并与之对比.研究结果表明：同一数值拟合方法下不同次数的曲线拟合值差别较大,即拟合次数越多,拟合预测值越准确;bp神经网络法表现出较高的拟合度和预报精准性.bp神经网络的数据拟合相较于传统方法计算便捷,可提高地铁施工过程中邻近建筑物沉降的监测效率.

根据现场实测数据,对重车运行引起的周边建筑振动实况和振动特性进行了分析研究。结果表明,地面振动z振级主要由测点到道路中心的水平距离决定,在距线路一定距离时,车辆的载重对地质点振动的影响为非敏感因素。重车运行对结构虽不易构成安全影响,但对邻近建筑物的振动影响常造成环境振动污染问题。

以成都地铁7号线火车北站在既有建筑物下横向扩挖工程为背景,采用弹塑性有限元模型对横向扩挖施工过程进行数值模拟,分析该扩挖工程不同扩挖宽度、不同车站层数施工时引起的地表沉降、建筑物基础沉降和掌子面水平位移的规律,以及扩挖前超前大管棚的加固效果。研究结果表明,各工况所产生的地表沉降、基础沉降与相对沉降、掌子面水平位移均较小,满足施工要求和不同的施工情况。

根据现场实测数据,对某地铁2号线沿线典型区段地铁引起的临近建筑物振动实况和振动特性及其传播规律等进行了分析研究。结果表明:地铁诱发的沿线建筑物的振动以竖向为主,且楼层竖向振动基本表现为整体振动;在框架结构中,振动信号主要是沿柱子向上部楼层传播;楼层振动主要表现为低频的楼板振动,楼层间信号的放大主要集中在20hz以下的低频信号。此外,本文还给出建筑物振动实测资料的评价分析,为评估地铁运营诱发的环境振动与城市规划设计提供参考。

地铁盾构穿越建筑物施工位移的数值分析——在总结地铁盾构施工的控制原则以及盾构通过临近群桩的动态预测方法的基础上，结合武汉地铁的设计，采用数值模拟方法对地铁盾构穿越汉口火车站区时地面及建筑物桩群进行模拟，分析了盾构穿越一般底层和穿越群桩基础两种...

在总结地铁盾构施工的控制原则以及盾构通过临近群桩的动态预测方法的基础上,结合武汉地铁的设计,采用数值模拟方法对地铁盾构穿越汉口火车站区时地面及建筑物桩群进行模拟,分析了盾构穿越一般底层和穿越群桩基础两种不同的情况的位移情况,从而对盾构隧道对城市地面以及建筑物的影响做出评价,提供了盾构穿越建筑物施工安全控制的建议。

地铁隧道盾构施工将对周边建筑物产生影响,甚至造成灾害.北京地铁10#线某标段穿越附近一栋居民住宅楼地基邻域,为了确保施工过程中建筑物的安全,需要对该建筑物进行变形监测和数值分析与评价.为此,在详细研究该区工程地质条件和地铁设计参数的基础上,采用flac3d工程分析软件,结合现场监测研究了该区段盾构施工对邻近建筑物带来的影响与相应的变形特征.研究表明,数值模拟结果和监测数据比较接近,在本研究区域盾构施工对该类壁板式邻近建筑物影响较小,可以保证安全施工.

上海地区处于淤泥质软土地质条件下。轨道交通8号线延吉中路站在施工过程中,临近的延吉七村6号楼产生了较大差异沉降。通过对延吉中路站基坑施工期间各种施工参数及6号楼的沉降规律分析,推断出较大差异沉降的根本原因是6号楼局部座于低强度、高灵敏度的暗浜之上。提出采用注浆、基础托换等对策,以控制绝对沉降量和差异沉降

地铁深基坑施工引起的既有建筑物沉降分析——xx轨道交通线xx站深基坑施工期间(2003年6月—9月),临近的xx七村6号楼发生了较大差异沉降,并且沉降以较大速率持续发展。　　对于引起较大差异沉降的原因却是众说纷纭。现结合施工工况、房屋基础情况及地质情...

结合位于上海地铁10号线正上方的某教学楼工程,建立土-结构相互作用的平面有限元模型,研究了砂垫层在地铁振动减振方面的效果以及振动在建筑中的传播规律,同时揭示了地铁振动和地震波的差异,指出地铁振动模拟时模型单元的划分应该考虑地铁振动优势频率的影响,得到了砂垫层地铁振动隔振效果不明显的结论。最后给出了工程实际采用的隔振措施及其他可以采用的隔振措施。

结合某地铁工程环境影响评价实际，采用理论分析、公式计算、类比验证等方法，重点研究城市地铁爆破施工作业时，对不同距离处建筑物振动的影响程度。预测结果表明，当药包重量为２０ｋｇ时，距爆破点４０ｍ外的建筑物将不会受到爆破振动影响。如果距爆破点４０ｍ范围内有建筑物存在，则应减少药包重量，以保证建筑物的安全

随着城市地下空间的开发利用,浅埋隧道穿越地面建筑物施工问题引起了越来越多的关注。以北京某地铁车站为例,采用3类数值模拟方法对建筑物下地铁车站动态施工全过程进行了模拟计算,对比分析了不同模拟方法对地表、围岩及支护结构受力变形的影响。结果表明:在不考虑建筑物及其荷载情况下地表、围岩及支护结构的应力、变形最小;在考虑建筑物存在情况下地表沉降量、基础沉降差及地表水平位移量较小,但沉降槽宽度较大;将建筑物上部结构简化成均布荷载时,基础存在与否对地表沉降曲线影响不大,但基础的存在可以减小地表水平位移、车站拱顶下沉、支护结构变形及立柱轴力。文章最后将计算沉降值与实测值进行了对比,考虑建筑物存在情况下的计算沉降值与实测值最为接近。

以合肥市新交通大厦地铁车站深基坑工程为依托,利用flac3d有限差分数值计算软件,对该基坑开挖和支护的全过程进行了数值模拟,研究了基坑开挖对周围建筑物的沉降变形影响。结果表明,新交通大厦深基坑开挖对周边建筑沉降影响不大。建筑沉降随开基坑开挖深度的增大而增大,且沉降位移主要受基坑一、二、三层施工工况影响较大。