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大型交通枢纽结构振动传播规律及隔振/震措施

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城市轨道交通研究 2024年第2期27卷 7-13页

作者：徐航荆国强马长飞吴巧云武汉工程大学土木工程与建筑学院武汉430073 桥梁结构健康与安全国家重点实验室武汉430034 中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080

[目的]大型综合交通枢纽结构作为城市布局的重要组成,具有投资巨大、建设规模庞大、使用功能繁杂等特点。保证此类建筑物在地震作用下免遭破坏或损伤同时保留其使用功能,以及在多重立体交通作用下使其具有足够的安全性和舒适性是具有实... 详细信息

[目的]大型综合交通枢纽结构作为城市布局的重要组成,具有投资巨大、建设规模庞大、使用功能繁杂等特点。保证此类建筑物在地震作用下免遭破坏或损伤同时保留其使用功能,以及在多重立体交通作用下使其具有足够的安全性和舒适性是具有实际意义的工程问题,因此需对相关文献研究进行整理和归纳总结。[方法]综述了各类交通荷载引起的沿线地面和建筑物等的环境振动问题,以及交通枢纽结构常采用的减隔振/震装置的研究现状;总结了现阶段国内外学者在振动响应实测、振动预测模拟和振动传播规律方面的研究成果;基于现有研究的局限性,阐述了在交通枢纽结构环境振动控制方面的未来研究方向。[结果及结论]国内外对于三维复合隔振/震的研究相对较少,研究主要集中于轨道交通沿线或上盖建筑物的地铁振动隔振,且主要集中在对所提隔振/震装置的力学性能和减隔振/震效应的试验研究。目前,对三维复合隔振/震的理论及技术研究还不够深入,三维复合隔振/震的应用还未普及并形成相关体系,相关装置的研发及其减振机理、力学性能、理论模型等仍是亟待解决的关键问题。

关键词：交通枢纽振动传播规律隔振/震措施

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花岗岩地区地铁隧道爆破振动传播规律研究

工程地质学报 2014年第5期22卷 824-831页

作者：翟才雅李安龙刘涛苏宇中国海洋大学海洋地球科学学院青岛266000 中国海洋大学环境科学与工程学院青岛266000 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200000

青岛为典型花岗岩地区,地铁隧道开挖采用钻爆法.本文首先采用现场实测与统计分析的方法分析了青岛地铁3号线3个工点的隧道爆破监测数据,较为系统地研究了钻爆法施工条件下地表及邻近构筑物的最大振速、主频分布与爆破参数的相关关系,采... 详细信息

青岛为典型花岗岩地区,地铁隧道开挖采用钻爆法.本文首先采用现场实测与统计分析的方法分析了青岛地铁3号线3个工点的隧道爆破监测数据,较为系统地研究了钻爆法施工条件下地表及邻近构筑物的最大振速、主频分布与爆破参数的相关关系,采用线性回归法拟合出包含上述因素的经验公式.采用数值模拟手段,模拟爆破条件下地表及临近建筑物的振动的响应,并将模拟结果与实测数据进行对比,研究主要结论如下（1）最大振速随比例距离基本呈指数的形式衰减,随着比例距离的增加,最大振速值逐渐减小;（2）爆破引起的振动主频随比例距离分布较为随机,无法建立两者之间的数学模型,主频多在20～70Hz范围内;（3）建筑物内部中三矢量方向上的最大振速均随着楼层的增高呈-定的增加趋势,建筑物外部的地表振速要大于内部质点的速度.

关键词：花岗岩地区地铁隧道钻爆法振动传播规律

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高层建筑在爆破地震波作用下振动传播规律

工程爆破 2020年第3期26卷 16-22页

作者：雷振贺路吴桂义高正华袁玉宝贵州理工学院矿业工程学院贵阳550003 贵州大学矿业学院贵阳550025

为了解决爆破地震波对高层建筑影响的问题,基于爆破地震波的特征及相关因素,以贵阳市观山湖区某一道路爆破工程为例,通过爆破振动现场测试,分析了爆破地震波作用下高层建筑结构振动传播规律。结果表明:爆破地震波作用下测点的垂向振动... 详细信息

为了解决爆破地震波对高层建筑影响的问题,基于爆破地震波的特征及相关因素,以贵阳市观山湖区某一道路爆破工程为例,通过爆破振动现场测试,分析了爆破地震波作用下高层建筑结构振动传播规律。结果表明:爆破地震波作用下测点的垂向振动速度恒大于切向和径向振动速度;随着距爆源高差的增加,爆破振动速度逐渐增大;随着距爆源水平距离的增加,爆破振动速度逐渐减小。通过拟合分析,得出衰减系数α随着高差的降低也逐渐减小;高程影响系数在测点和爆源最大高差时最大。

关键词：爆破地震波爆破振动高差振动传播规律

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地铁车辆段试车线振动传播规律

都市快轨交通 2015年第5期28卷 77-81页

作者：林楚娟戚月昆邢诒梁常德深圳市深港产学研环保工程技术股份有限公司广东深圳518057 深圳市人居环境技术审查中心广东深圳518055

通过对深圳市已建成运行的前海湾车辆段和横岗车辆段的试车线在运营过程中产生振动的横向传播和上盖物业的垂向传播影响进行实地监测,研究试车线在正常运营情况下的振动影响源及传播情况,结果表明,试车线振动在水平方向上的传播,均随着... 详细信息

通过对深圳市已建成运行的前海湾车辆段和横岗车辆段的试车线在运营过程中产生振动的横向传播和上盖物业的垂向传播影响进行实地监测,研究试车线在正常运营情况下的振动影响源及传播情况,结果表明,试车线振动在水平方向上的传播,均随着距离的增加而呈不断下降趋势,距离越近,衰减速率越快,距离越远,衰减越慢;振动在垂直方向上的影响分布,整体上均是随着楼层的增加而呈现下降趋势。

关键词：车辆段试车线振动传播规律前海湾车辆段横岗车辆段深圳

基于高程效应的深基坑爆破振动传播规律及减振控制研究

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基于高程效应的深基坑爆破振动传播规律及减振控制研究

作者：郭子健华南理工大学

学位级别：硕士

随着国民经济的发展,基础设施的建设如火如荼,而工程爆破作为一种快速、经济、高效的开挖方式,被广泛应用于工程实践中。但是在城市地下空间爆破开挖的过程中,作为爆破有害效应之首的爆破振动是一个不容忽视的问题,因此,这便需要研究清... 详细信息

随着国民经济的发展,基础设施的建设如火如荼,而工程爆破作为一种快速、经济、高效的开挖方式,被广泛应用于工程实践中。但是在城市地下空间爆破开挖的过程中,作为爆破有害效应之首的爆破振动是一个不容忽视的问题,因此,这便需要研究清楚爆破地震波的传播规律。目前有关爆破振动的研究对象多集中于较平坦、高差小的地形环境,但在实际工程应用中,爆源与被保护对象间多存在不小的高程差,高程效应的存在一定程度上影响着爆破地震波的传播规律。本文采用理论分析、现场实测及数值模拟等方法,对基于高程效应的台阶爆破振动传播规律及减振控制技术展开研究,提出了基于高程效应修正下的振速预测公式。借助动力有限元软件LS-DYNA,研究了正、负高程效应下的振速衰减规律,以台阶高度、台阶倾角为变量研究了地形对振动高程效应的影响及规律,并对微差爆破、开挖减振孔等减振方案进行了数值模拟,提出了适合微风化灰岩场地基坑爆破工程的减振措施及参数。依托广州白云（棠溪）站综合交通枢纽深基坑爆破工程,通过爆破振动实测、信号处理及回归分析,提出了高差地形下的振速衰减规律及主频分布规律,并基于振动实测数据验证了修正振速预测公式及台阶地形振速衰减规律的合理性。论文取得的主要研究成果如下:（1）采用无量纲分析的方法,引入地形系数D/R,推导了反映高程效应的爆破振速预测公式V=K(Q/R)（D/R）,对广州白云（棠溪）站综合交通枢纽深基坑爆破工程振动实测数据进行回归分析,与传统萨氏振速预测公式进行对比,拟合优度较高,R达0.81～0.87,预测误差较小,整体平均误差在14%以内,且误差范围优于传统萨氏振速预测公式。（2）正高程效应的存在会在较高平台区域表现出振速放大效应,而其余区域则体现为衰减作用。负高程效应对爆破振动主要起衰减作用,台阶临空面附近的峰值振速衰减效应较强;而在平台区域,峰值振速的衰减趋势减弱。在正高程效应下,在一定范围内随台阶高度的增大、台阶倾角的减小,平台区域的振速放大效应更加显著。在负高程效应下,在一定范围内随着台阶高度的增大、台阶倾角的增大,振速衰减效应更加显著。（3）随着微差时间的增大,爆破减振率整体上有所提高,根据信号错开理论所确定微差时间下的减振率整体上优于信号干涉相消理论所确定微差时间下的结果,应结合地质条件及工程爆破实际情况确定具体的爆破网路及微差时间。在相同比例距离的情况下,设置减振孔时地连墙和立柱桩测点的峰值振速均显著降低,二者减振率随着比例距离的增大而减小,且地连墙处减振孔的减振效果优于立柱桩周围的减振孔。整体上减振孔的孔径越大、孔距越小,减振效果越好,但存在边际效应。模型中减振孔在负高程效应下的减振效果更优。此外,提出了适用于微风化石灰岩地质的减振孔参数。（4）基于立柱桩周边、地连墙顶端及京广线沿线等区域振动实测数据,总结了基坑内、外不同区域的振动主频分布规律,发现主振频率的衰减同时受到爆心距及传播介质软硬程度的影响,松软介质较少传递高频脉冲,主振频率随着爆心距的增加而逐渐降低,因此京广铁路沿线的主振频率相对于立柱桩及地连墙监测点而言较小,且分布较为集中。

关键词：高程效应深基坑工程台阶爆破振动传播规律减振控制

城区内地下高铁及地铁复合振源的振动传播规律研究

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城区内地下高铁及地铁复合振源的振动传播规律研究

作者：白旺北京交通大学

学位级别：硕士

我国的高速铁路及城市轨道交通处于高速发展阶段,为了方便居民的城际出行需求,且不占用地面资源、增加振动噪声污染,高速铁路以地下线方式进入城市中心区并设立车站已成为发展趋势。在有限的城市中心区域内大规模修建城市轨道交通及高... 详细信息

我国的高速铁路及城市轨道交通处于高速发展阶段,为了方便居民的城际出行需求,且不占用地面资源、增加振动噪声污染,高速铁路以地下线方式进入城市中心区并设立车站已成为发展趋势。在有限的城市中心区域内大规模修建城市轨道交通及高铁地下线路,不可避免会出现高铁和地铁线路并行、交叠等情况。两种制式交通振源共同作用下引起的地表振动响应也会更加复杂。我国于2022年6月5日颁布了《中华人民共和国噪声污染防治法》,首次将轨道交通引起的振动和噪声问题纳入法律层面,如何有效的控制交通引起的环境振动和噪声问题,成为了制约城市轨道交通和高铁入城线路发展的瓶颈之一。因此,有必要对上述复杂振源情况下的地表振动传播规律进行深入的研究,为减振措施的选择提供重要的参考。本文以高铁及城市轨道交通地下并行段为研究对象,综合采用文献调研、现场测试、数值模拟等手段,对复杂振源情况下的地表振动传播规律开展研究,主要研究工作及结论如下:(1)选择京张高铁清华园隧道作为试验场地进行振动测试,分析高铁地下线引发的地表竖向振动加速度和振动速度响应规律,结果表明高铁引发的地表竖向振动响应主要频率出现于10～60Hz频段,竖向振动速度规律与竖向振动加速度规律趋于一致;(2)基于车-轨耦合动力学理论建立了高铁列车SIMPACK-ABAQUS刚柔耦合模型,得到高铁动荷载,并与高铁的实测钢轨加速度进行对比验证;根据京张高铁清华园隧道测试断面的实际情况使用ABAQUS软件建立道床-隧道-地层三维数值模型,得到地表处振动加速度响应规律,利用实测数据对模型及参数选取进行校核;基于上述“二位校准法”,得到可用于高铁地下段振动影响分析的高铁激振荷载及三维数值模型;(3)选择北京地铁六号线某区间进行振动测试,获取隧道壁竖向振动加速度;使用车-轨耦合的解析模型求解出地铁列车荷载,利用实测振源振动响应数据对其进行校核;使用ABAQUS软件建立道床-隧道-地层三维数值模型,使用定点激励法施加荷载,采用隐式动力学分析法,计算得到隧道壁的竖向振动加速度,并利用实测数据对其进行校核,得到了可用于模拟城市轨道交通列车振动的荷载数据;(4)选择高铁佛莞线与广州城市轨道交通3号线并行段工程为背景,建立了高铁/城市轨道交通双振源激励模型,求解得到了高铁、地铁两种振源单独作用及共同作用情况下振动传播规律,计算过程中考虑了行车速度、单列车运行及双车交会运行等情况,共计11种工况;结果表明两类列车同时运行时,隧道埋深相差较大情况下,地表振动响应特征主要由埋深较浅的地铁振源所控制,在高铁优势频段出现一定幅度增加,当列车交会时,其地表振动响应的最大Z振级有较大幅度提升,高铁与地铁4列列车交会运行时,地表振动响应最大,比地铁列车单列车增加2～5d B,比高铁单列车增加约20d B;由于高铁隧道轨道埋深大于地铁,从地表振动响应来看,二者振动响应幅值不在一个量级,因此可以看出,振源埋深对于地表振动响应能量影响较大;(5)基于上述结论,专门针对高铁、地铁相同轨顶埋深情况下的振动传播规律进行深入的研究,研究过程中同样考虑单一振源及复杂振源两种情况,共计3种工况;结果表明:当埋深相近时,高铁与地铁单独作用下地表振动响应量级相同,高铁、地铁共同作用下,振动响应幅值增加,频谱曲线可以反映出二者的主频范围,不同频段处振动响应的最大振幅以其中单一振源作用时所产生的最大振幅为主,在此基础上出现增大;在不同工况形式下,地表振动响应均为多列车同时作用时最大,同时相遇车次越多,振动响应越大。

关键词：高速铁路城市轨道交通复杂振源振动传播规律数值模拟振动测试

曲线隧道内地铁列车运行引起的地表振动传播规律研究

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曲线隧道内地铁列车运行引起的地表振动传播规律研究

作者：李昌北京交通大学

学位级别：硕士

由于受城市区域地形、地物及不同地质等因素的约束,为了最大限度的满足城市既有布局对列车运行线路平面的布置要求以及客流的需求,实际在地铁的线路规划和设计中,曲线隧道应用广泛。而实测数据表明,列车在直线段、曲线段运行时引起的地... 详细信息

由于受城市区域地形、地物及不同地质等因素的约束,为了最大限度的满足城市既有布局对列车运行线路平面的布置要求以及客流的需求,实际在地铁的线路规划和设计中,曲线隧道应用广泛。而实测数据表明,列车在直线段、曲线段运行时引起的地表环境振动规律存在一定的差异,而目前国内外关于曲线隧道内列车运行引起的环境振动的研究相对较少。基于以上背景,本文利用列车-曲线轨道耦合解析模型及周期性曲线有限元-无限元耦合模型,对列车作用下曲线隧道的地表振动传播规律进行研究。论文的主要研究内容及结论如下:1.基于无限周期结构理论,将列车-曲线轨道耦合解析模型以及周期性曲线有限元-无限元耦合模型结合起来,提出了曲线隧道内列车运行引起的环境振动的预测模型。2.以北京地铁15号线一曲线隧道段现场实测的土层参数、隧道结构参数以及列车运行速度等为依据,利用本文提出的预测模型,对列车作用下曲线隧道的地表环境振动进行计算和分析,并与该曲线段地表振动实测数据进行对比分析,验证了本文提出的预测模型的准确性与可靠性。3.考虑曲线半径、列车速度以及土层物理力学参数等因素的影响,计算了曲线外侧地表点的振动响应,并对列车作用下曲线隧道环境振动的若干影响因素进行敏感性分析。研究发现:列车运行速度、土层参数对列车作用下曲线隧道地表环境振动影响较大,曲线半径影响相对较小。4.对地表点水平向和铅垂向振动加速度时程、1/3倍频程谱以及Z振级进行分析,研究了随距线路中心线的距离增大,不同影响因素条件下水平向与铅垂向振动的传播规律。结果表明:地表各拾振点的水平向与铅垂向加速度时域有效值(RMS),2000Hz频段的1/3倍频程谱以及Z振级量值随着车速的增加均呈现增加的趋势,随着土层弹性模量(单一土层)的增大而呈现减小的趋势,而受曲线半径变化的影响相对较小。无论曲线隧道还是直线隧道,列车运行引起的地表铅垂向、水平向振动加速度响应在与线路中心线距离20m处附近均会产生振动放大现象。

关键词：地铁列车曲线隧道环境振动列车-曲线轨道解析模型周期性有限元-无限元模型振动传播规律

钻爆法隧道爆破振动传播规律数值模拟——以深圳白芒河引排水隧道为例

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地球科学前沿（汉斯） 2022年第6期12卷 813-825页

作者：张宝刚潘文博王军华王璐王帅峰中国建筑第四工程局有限公司广东广州同济大学上海

钻爆法隧道施工所引发的振动效应会对周边建构筑物和人居环境造成不利影响,研究其传播规律对隧道安全施工具有重要意义。以深圳白芒河引排水隧道为研究对象,采用二维通用离散元软件UDEC建立数值模型,探究钻爆法隧道爆破施工过程中振动... 详细信息

钻爆法隧道施工所引发的振动效应会对周边建构筑物和人居环境造成不利影响,研究其传播规律对隧道安全施工具有重要意义。以深圳白芒河引排水隧道为研究对象,采用二维通用离散元软件UDEC建立数值模型,探究钻爆法隧道爆破施工过程中振动传播规律,并结合现场爆破振动监测对周围环境受影响程度进行评估。研究结果表明,质点峰值振动速度主要与爆心距有关,并受地层交界面及地表散射作用的影响;地层内部不同方向爆破振动的衰减规律差异明显;质点主振动方向受质点–爆心连线与爆破荷载施加方向夹角的影响。最后,结合模拟结果及监测数据给出地表、掌子面前方及洞室内壁爆破振动衰减系数、衰减指数及安全距离建议值。

关键词：钻爆法隧道振动传播规律数值模拟离散元 UDEC

基于FSWT算法的某露天矿山边坡爆破振动传播规律研究

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矿产保护与利用 2024年第4期44卷 29-40页

作者：陈泓贾皓琦黄永辉张智宇昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 云南省教育厅爆破新技术工程研究中心云南昆明650093 昆明理工大学电力工程学院云南昆明650500

为掌握露天矿山边坡在复杂条件下爆破振动信号的传播规律,以尖山磷矿边坡测得爆破振动数据为研究对象,采用频率切片小波变换技术(frequency slice wavelet transform,FSWT)、Hilbert−Huang变换(HHT)算法分析爆心距、边坡高程放大效应对... 详细信息

为掌握露天矿山边坡在复杂条件下爆破振动信号的传播规律,以尖山磷矿边坡测得爆破振动数据为研究对象,采用频率切片小波变换技术(frequency slice wavelet transform,FSWT)、Hilbert−Huang变换(HHT)算法分析爆心距、边坡高程放大效应对振动波能量分布及传播规律的影响。结果表明:爆破振动波在传播距离较近时,能量上升而后会随着时间推移减小,且能量分布不密集;振动波在传播距离较远时,能量上升速度缓慢并且分布相对较集中。边坡底部振动能量主要集中在93.75~125 Hz高频率段且含有大量高频能量,顶部振动能量主要集中在0~46.87 Hz低频率段且含有大量低频能量。1972平台三号机在0~46.87 Hz频率段能量占比平均为69.45%,而一和二号机分别为51.37%、42.55%,前者相较于后两者分别提高18.08、26.9百分点。四号机爆心距比三号机更远,其低频能量大于三号机,但三号机在0~46.87 Hz频率段的能量平均占比相较于四号机提高24.32百分点,高程效应相较于爆心距的影响要更为明显,顶部相对底部高频能量表现为高程衰减效应,顶部相对底部低频能量表现为高程放大效应。

关键词：露天矿山边坡爆破频率切片小波振动传播规律振动能量高程效应