Page 116 - 《应用声学》2021年第6期

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分别为 5 km/h、20 km/h 和 40 km/h。小半径曲线
0 引言 段运行工程车，速度为25 km/h。在各测试断面的钢

轨、距轨线最近的上盖平台立柱离地1.25 m高度处
地铁车辆段占地面积大，进行上盖物业开发可
和上盖平台上邻近立柱处设置采样点，采集列车通
节约、集约利用土地，有效缓解城市土地资源稀缺
过时各采样点的振动加速度，采样频率为5000 Hz。
问题。地铁列车通过时产生的振动是上盖物业开发
上述钢轨振动测试数据用于确定各轨线振动
的环境制约因素。有别于地铁正线段，地铁车辆段
荷载，上盖平台立柱及上盖平台上邻近立柱处振动
(特别是咽喉区) 轨道线路复杂，道岔和轨道接头较
测试数据用于仿真模型合理性验证。
多，存在转弯半径不同的轨线。由于地铁列车在上
盖平台立柱间通过，振动未经土层有效衰减即传递
2 列车铅垂向振动荷载确定
至上盖建筑结构，振动强度大、频带宽，成分复杂 [1] 。
针对地铁运行产生的振动污染，现有研究采用 研究表明，地铁列车通过时上盖建筑铅垂向振
现场测试和数值仿真相结合方法，分析其对沿线临 动加速度远大于水平向振动加速度 [10] ，我国《城
近建筑的振动影响 [2] ，研究建立振动预测模型 [3] ， 市区域环境振动标准》规定的是铅垂向 Z 振级限
提出振动防治措施 [4] 。针对车辆段地铁振动问题， 值 [11] ，故本研究只考虑铅垂向振动荷载。
何卫等 [5] 实测分析了车辆段不同轨线振动荷载的
2.1 列车铅垂向振动加速度表达式
时频特性及其影响因素；Zou 等 [1] 对振动在临近土
钢轨振动具有随机特性，可视为具有零均值的
地及建筑中的衰减规律进行了实测研究；Yu 等 [6]
平稳各态历经的高斯过程。通过傅里叶级数展开，
研究了车辆段运用库上盖建筑楼板的振动响应；谢
可将钢轨铅垂向振动加速度时域信号分解为不同
伟平等 [7] 建立精细化建筑结构模型，研究了运用库
频率的正弦波和余弦波，其表达式见式(1)。
列车产生的振动在上盖建筑中的传播规律；冯青松
N/2−1
等 [8] 通过仿真预测了检修库和试车线双振源激励 a(t) = ∑ (C n cos nwt + D n sin nwt) , (1)
下的上盖建筑内振动。 n=0
N−1
上盖建筑室内振动响应与建筑结构类型有 2 ∑ 2πnθ
C n = a (t θ ) cos
关 [9] 。本文拟建立轨道-地基土 -上盖建筑有限元模 N N
θ=0
型，利用已建成上盖平台但未建上盖建筑的某地铁 (n = 0, 1, 2, · · · , N/2 − 1) , (2)
车辆段实测结果，验证仿真模型合理性。在此基础 N−1
2 ∑ 2πnθ
上，选取振动影响最大的咽喉区轨线，定量研究上盖 D n = a(t θ ) sin
N N
平台厚度和高度、不同结构类型上盖建筑及其层数 θ=0
(n = 0, 1, 2, · · · , N/2 − 1) , (3)
等对建筑室内环境振动的影响。研究结果可为地铁
( 2π )
车辆段上盖物业振动污染防治提供理论和工程技 其中，N 为采样点数；w 为基频 w = ；∆t 为
N∆t
术依据。需要指出的是，本研究结果仅适用于地铁 采样间隔；t θ 为采样点对应时间。
车辆段框架和剪力墙类型的上盖建筑，不适用于钢
2.2 列车铅垂向振动荷载模拟
结构类型建筑。
地铁列车每节车厢前后各有一个转向架，每个

1 地铁车辆段及其上盖平台振动测试 转向架设有两个轮对，列车质量呈前后、左右对称
分布。根据对称性，可只选取一个转向架一侧进行
选取已建成上盖平台但未建上盖建筑的某地 分析，将其简化为单自由度质量-弹簧-阻尼模型(见
铁车辆段，在运用库、咽喉区、小半径曲线段和试车 图 1)。其中，M 1 为单节车厢及附属构架总质量的
线分别设置振动测试断面。咽喉区轨线、小半径曲 1/4，M 2 为单个轮对质量；z 1 和 z 2 分别为车厢和轮
线段轨线和试车线为均为有砟道床，运用库内各检 对的竖向振动位移，k 和c分别为悬挂刚度和悬挂阻
修线采用混凝土立柱架空。运用库、咽喉区和试车 尼。列车以一定速度在轨道上行驶，轮轨间相互作
线均采用 6 节编组的 B 型车，测试时列车运行速度 用力为P(t)。