地铁引发砖混结构振声响应预测和联合评价研究

作     者：张诗雨 

作者单位：石家庄铁道大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宋玉香

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：地铁 砖混结构 室内振动 室内二次噪声 子模型法 烦恼率 

摘      要：地铁的运营极大地方便了居民的出行,但也引发了日益严重的建筑物振动与噪声问题。砖混结构作为早期的住宅建筑形式,其抗震隔声性能普遍较差,对地铁引发的振动和噪声比钢筋混凝土结构更为敏感。以石家庄地铁实际工程为例,基于子模型法思想建立了地铁引发砖混结构振声响应预测模型;改进了室内振声响应烦恼率评价方法,建立了室内振声联合烦恼率函数;预测和分析了砖混结构室内振声烦恼率分布特性,提出了相应的评价建议。研究结果可为地铁引发砖混结构振声响应的预测和评价提供参考。利用多体动力学和有限元法建立了轮轨力预测模型,并提出了移动激振作用下荷载分担比的多因素预测方法,结合轮轨力和荷载分担比模拟结果获得了扣件荷载数据。结果表明,利用所提出的荷载分担比多因素预测方法能够获得与数值模拟结果较为接近的荷载分担比和扣件荷载数据。利用三维时域有限元法,分别建立了轨道—隧道—地层子模型和含土—结构相互作用弹簧—阻尼并联单元的建筑物子模型,用于室内振动响应预测;改进了大刚度法使其适用于线性弹性阻尼节点的非一致激励输入,为建筑物子模型提供输入激励。同时,选用Kurzweil公式实现室内二次噪声的预测。经验证,改进后的大刚度法具有很高的精度,所采用的砖混结构振声响应预测方法能够获得与实测数据相符的结果。总结了室内振动和二次噪声评价指标的计算方法,并根据模糊数学和心理物理学原理以及实验和实测结果,改进了现有的室内振动和二次噪声烦恼率评价方法,建立了室内振声联合烦恼率函数。通过与现行标准JGJ/T 170-2009的评价结果相比较,验证了改进的室内振声烦恼率评价方法。利用建筑物振声响应预测子模型和室内振声烦恼率评价方法,预测和分析了地铁沿线5层砖混结构各层的振动烦恼率、噪声烦恼率及振声联合烦恼率分布情况。根据计算结果,建议采用振声联合烦恼率函数进行评价,此时仅需预测或监测砖混结构建筑物首层的室内振动和二次噪声水平,在提高评价合理性的同时也简化了评价过程。