CN105241543A - 高架轨道交通引起的地面振动快速预测方法 - Google Patents

Abstract

一种高架轨道交通引起的地面振动快速预测方法，是将高架轨道交通引起的地面振动分为三个方面分析，即振源系统、振动传递路径系统和受体结构系统，利用传递路径振动衰减公式，可对地面不同距离处的振动加速度级进行预测。本发明采用类比测试的方法，可以初步掌握所要预测的点位大致的振动情况，为预测结果的准确性提供参考；利用大量实测数据以及数值分析回归得到的振动沿地面水平衰减计算公式既能实现振动的快速预测，又能保证预测的科学性与合理性；对于土层状况比较确定的地区，可直接根据以往实测数据确定墩柱底端振动源强以及衰减公式的待定系数，真正实现了快速性，大大提高了工作效率。

Description

高架轨道交通引起的地面振动快速预测方法

技术领域

本发明涉及环境科学，尤其涉及一种高架轨道交通引起的地面振动快速预测方法。

背景技术

城市轨道交通具有便捷、快速、准时、节能的诸多优势，可以有效缓解地面交通拥堵，但由于其线路多位于闹市区域，其噪声及振动对轨道交通周边环境及适居条件的影响也给城市规划及轨道交通设计人员提出了新的挑战。

目前，我国在规划建设前期的环境影响评价中，考虑轨道交通振动影响，已有一套用来进行工程预测的方法。该方法考虑了振动源强随轨道结构、距离、埋深、减振措施等诸多因素的影响而提出了一些列振动修正值，能够较为准确的反映轨道周边环境总振动情况。但在实际工程中，受部分因素制约，使用该方法对高架轨道交通周边环境振动进行预测需要掌握的信息较多，预测过程与工作周期较长。再有就是利用数值分析法对高架轨道交通引起的环境振动进行计算，该方法通过详细的建模计算，可以得到振动频率响应，预测更加精准，但在实际工程中，由于模型分析计算量巨大，所要耗费的时间较多，对于部分需要进行快速预测的情况不适用。目前现有的专利技术中也还未有能够用于高架轨道交通周边环境振动快速预测的方法。

发明内容

本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种新型的高架轨道交通引起的地面振动快速预测方法。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种高架轨道交通引起的地面振动快速预测方法，包括以下步骤：

一、根据大量的高架周围环境振动测试数据以及数值计算分析结果，回归得到距离高架线路水平距离40米以内振动沿地面水平衰减公式如下：

TL＝αr^β(1)

式中TL表示距离振源不同远处的各点相对于振源振动的衰减值，单位为dB，r表示振动传递路径上各点距离振源的水平距离，单位为m，并且r≤40，α与β分别为与土层或岩石层结构刚度与阻尼相关的常数，为待定系数，通过类比测试获取；

二、现场实测振动源强，选取相似轨道桥梁结构同类型列车的高架轨道交通线路进行源强测试，采集墩柱底端与地面相交点的振动数据，作为振动源强VLz0，单位为dB，采集墩柱两侧不同距离处地面两点振动值，用于计算衰减公式中的待定系数；

三、将测试采集到的墩柱底端及地面不同水平距离点的振动值进行整理计算，得到振动沿地面水平距离衰减值，代入衰减公式(1)，确定待定系数α与β；

四、根据墩柱底端振动源强值VLz0以及确定的衰减公式(1)，得到高架两侧不同距离地面点的振动预测公式：

VL_zr＝VL_z0-TL＝VL_z0-αr^β(2)

式中，VLzr表示振动预测值，单位为dB。

如果以往测试数据中已获得过同类型列车及高架桥梁结构墩柱的振动测试值，可省略步骤二，且对于土层状况比较确定的地区，也可根据以往获取的其他区域的实测振动数据，直接计算确定待定系数。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、采用类比测试的方法，可以初步掌握所要预测的点位大致的振动情况，为预测结果的准确性提供参考；

2、利用大量实测数据以及数值分析回归得到的振动沿地面水平衰减计算公式既能实现振动的快速预测，又能保证预测的科学性与合理性；

3、对于土层状况比较确定的地区，可直接根据以往实测数据确定墩柱底端振动源强以及衰减公式的待定系数，省略步骤二，真正实现了快速性，大大提高了工作效率。

附图说明

图1为实施例中上海地区某高架轨道交通线路及其周边地面点位置示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明。

本发明是一种较为快速的高架轨道交通引起的地面振动预测方法，将实测数据与预测公式相结合实现振动的快速预测。下面以上海地区高架轨道交通线路为例简要说明本发明的实施方法。

图1所示为上海地区某高架轨道交通线路及其周边地面点位置示意图，在此利用本发明方法获取相同条件下的高架轨道交通线路周边地面振动快速预测公式。

首先，对该处高架墩柱底端测点1及其一侧地面测点2、测点3进行振动测试，得到相应的垂向振动加速度级，如表1所示，实测结果为1/3倍频程1～80Hz计权总振级，其中测点1的测试结果作为振动源强VLz0值，即VL_z0＝98.1dB。(说明：若已有同类高架轨道结构及相同土层状况下的振动测试数据，可直接获取表1数据，本步骤可省略)

表1各测点实测结果(单位：dB)

测点	1	2	3
				实测结果	98.1	89.6	77.4

由实测振动加速度级计算振动由测点1传递至测点2、测点3的传递损失值TL分别为8.5dB和20.7dB，将TL值以及其对应的距离r＝1m和r＝5m分别代入公式(1)，可确定待定系数α与β，得到振动沿土层随水平距离的衰减公式如下：

TL＝10.5r^0.3(3)

利用公式(3)以及所测得的高架墩柱底端振动值，可得到高架轨道周边地面振动预测公式：

VL_zr＝98.1-10.5r^0.3(4)

公式(4)即为该类相似条件的高架轨道交通线路周边地面振动快速预测公式，利用公式(4)可预测测点4及更多位置的振动加速度级。

Claims (2)

1.一种高架轨道交通引起的地面振动快速预测方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、根据大量的高架周围环境振动测试数据以及数值计算分析结果，回归得到距离高架线路水平距离40米以内振动沿地面水平衰减公式如下：

TL＝αr^β(1)

式中TL表示距离振源不同远处的各点相对于振源振动的衰减值，单位为dB，r表示振动传递路径上各点距离振源的水平距离，单位为m，并且r≤40，α与β分别为与土层或岩石层结构刚度与阻尼相关的常数，为待定系数，通过类比测试获取；

二、现场实测振动源强，选取相似轨道桥梁结构同类型列车的高架轨道交通线路进行源强测试，采集墩柱底端与地面相交点的振动数据，作为振动源强VLz0，单位为dB，采集墩柱两侧不同距离处地面两点振动值，用于计算衰减公式中的待定系数；

三、将测试采集到的墩柱底端及地面不同水平距离点的振动值进行整理计算，得到振动沿地面水平距离衰减值，代入衰减公式(1)，确定待定系数α与β；

四、根据墩柱底端振动源强值VLz0以及确定的衰减公式(1)，得到高架两侧不同距离地面点的振动预测公式：

VL_zr＝VL_z0-TL＝VL_z0-αr^β(2)

式中，VLzr表示振动预测值，单位为dB。

2.如权利要求1所述的高架轨道交通引起的地面振动快速预测方法，其特征在于：如果以往测试数据中已获得过同类型列车及高架桥梁结构墩柱的振动测试值，可省略步骤二，且对于土层状况比较确定的地区，也可根据以往获取的其他区域的实测振动数据，直接计算确定待定系数。