高架軌道交通引起的地面振動快速預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)境科學(xué)，尤其涉及一種高架軌道交通引起的地面振動快速預(yù)測方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 城市軌道交通具有便捷、快速、準(zhǔn)時、節(jié)能的諸多優(yōu)勢，可以有效緩解地面交通擁 堵，但由于其線路多位于鬧市區(qū)域，其噪聲及振動對軌道交通周邊環(huán)境及適居條件的影響 也給城市規(guī)劃及軌道交通設(shè)計人員提出了新的挑戰(zhàn)。
[0003]目前，我國在規(guī)劃建設(shè)前期的環(huán)境影響評價中，考慮軌道交通振動影響，已有一套 用來進行工程預(yù)測的方法。該方法考慮了振動源強隨軌道結(jié)構(gòu)、距離、埋深、減振措施等諸 多因素的影響而提出了一些列振動修正值，能夠較為準(zhǔn)確的反映軌道周邊環(huán)境總振動情 況。但在實際工程中，受部分因素制約，使用該方法對高架軌道交通周邊環(huán)境振動進行預(yù)測 需要掌握的信息較多，預(yù)測過程與工作周期較長。再有就是利用數(shù)值分析法對高架軌道交 通引起的環(huán)境振動進行計算，該方法通過詳細的建模計算，可以得到振動頻率響應(yīng)，預(yù)測更 加精準(zhǔn)，但在實際工程中，由于模型分析計算量巨大，所要耗費的時間較多，對于部分需要 進行快速預(yù)測的情況不適用。目前現(xiàn)有的專利技術(shù)中也還未有能夠用于高架軌道交通周邊 環(huán)境振動快速預(yù)測的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的，就是為了解決上述問題，提供一種新型的高架軌道交通引起的地 面振動快速預(yù)測方法。
[0005] 為了達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種高架軌道交通引起的地面 振動快速預(yù)測方法，包括以下步驟：
[0006] -、根據(jù)大量的高架周圍環(huán)境振動測試數(shù)據(jù)以及數(shù)值計算分析結(jié)果，回歸得到距 離高架線路水平距離40米以內(nèi)振動沿地面水平衰減公式如下：
[0007] TL=arp (1)
[0008] 式中TL表示距離振源不同遠處的各點相對于振源振動的衰減值，單位為dB，r表 示振動傳遞路徑上各點距離振源的水平距離，單位為m，并且40,α與β分別為與土 層或巖石層結(jié)構(gòu)剛度與阻尼相關(guān)的常數(shù)，為待定系數(shù)，通過類比測試獲??；
[0009] 二、現(xiàn)場實測振動源強，選取相似軌道橋梁結(jié)構(gòu)同類型列車的高架軌道交通線路 進行源強測試，采集墩柱底端與地面相交點的振動數(shù)據(jù)，作為振動源強VLzO,單位為dB，采 集墩柱兩側(cè)不同距離處地面兩點振動值，用于計算衰減公式中的待定系數(shù)；
[0010] 三、將測試采集到的墩柱底端及地面不同水平距離點的振動值進行整理計算，得 到振動沿地面水平距離衰減值，代入衰減公式（1)，確定待定系數(shù)α與β;
[0011] 四、根據(jù)墩柱底端振動源強值VLzO以及確定的衰減公式（1)，得到高架兩側(cè)不同 距離地面點的振動預(yù)測公式：
[0012] VLzr =VLz0_TL=VLz0_are (2)
[0013] 式中，VLzr表示振動預(yù)測值，單位為dB。
[0014] 如果以往測試數(shù)據(jù)中已獲得過同類型列車及高架橋梁結(jié)構(gòu)墩柱的振動測試值，可 省略步驟二，且對于土層狀況比較確定的地區(qū)，也可根據(jù)以往獲取的其他區(qū)域的實測振動 數(shù)據(jù)，直接計算確定待定系數(shù)。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0016] 1、采用類比測試的方法，可以初步掌握所要預(yù)測的點位大致的振動情況，為預(yù)測 結(jié)果的準(zhǔn)確性提供參考；
[0017] 2、利用大量實測數(shù)據(jù)以及數(shù)值分析回歸得到的振動沿地面水平衰減計算公式既 能實現(xiàn)振動的快速預(yù)測，又能保證預(yù)測的科學(xué)性與合理性；
[0018] 3、對于土層狀況比較確定的地區(qū)，可直接根據(jù)以往實測數(shù)據(jù)確定墩柱底端振動源 強以及衰減公式的待定系數(shù)，省略步驟二，真正實現(xiàn)了快速性，大大提高了工作效率。
【附圖說明】
[0019] 圖1為實施例中上海地區(qū)某高架軌道交通線路及其周邊地面點位置示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明作進一步說明。
[0021] 本發(fā)明是一種較為快速的高架軌道交通引起的地面振動預(yù)測方法，將實測數(shù)據(jù)與 預(yù)測公式相結(jié)合實現(xiàn)振動的快速預(yù)測。下面以上海地區(qū)高架軌道交通線路為例簡要說明本 發(fā)明的實施方法。
[0022] 圖1所示為上海地區(qū)某高架軌道交通線路及其周邊地面點位置示意圖，在此利用 本發(fā)明方法獲取相同條件下的高架軌道交通線路周邊地面振動快速預(yù)測公式。
[0023] 首先，對該處高架墩柱底端測點1及其一側(cè)地面測點2、測點3進行振動測試，得到 相應(yīng)的垂向振動加速度級，如表1所示，實測結(jié)果為1/3倍頻程1~80Hz計權(quán)總振級，其中 測點1的測試結(jié)果作為振動源強VLzO值，即VLzQ= 98.ldB。（說明：若已有同類高架軌道 結(jié)構(gòu)及相同土層狀況下的振動測試數(shù)據(jù)，可直接獲取表1數(shù)據(jù)，本步驟可省略）
[0024] 表1各測點實測結(jié)果（單位：dB)
[0025]
[0026] 由實測振動加速度級計算振動由測點1傳遞至測點2、測點3的傳遞損失值TL分 別為8. 5dB和20. 7dB，將TL值以及其對應(yīng)的距離r=lm和r= 5m分別代入公式（1)，可 確定待定系數(shù)α與β，得到振動沿土層隨水平距離的衰減公式如下：
[0027] TL= 10. 5r0·3 (3)
[0028] 利用公式（3)以及所測得的高架墩柱底端振動值，可得到高架軌道周邊地面振動 預(yù)測公式：
[0029] VLzr= 98. 1-10. 5rα3(4)
[0030] 公式（4)即為該類相似條件的高架軌道交通線路周邊地面振動快速預(yù)測公式，利 用公式（4)可預(yù)測測點4及更多位置的振動加速度級。
【主權(quán)項】
1. 一種高架軌道交通引起的地面振動快速預(yù)測方法，其特征在于：包括以下步驟： 一、 根據(jù)大量的高架周圍環(huán)境振動測試數(shù)據(jù)以及數(shù)值計算分析結(jié)果，回歸得到距離高 架線路水平距離40米以內(nèi)振動沿地面水平衰減公式如下： TL = a rp (I) 式中TL表示距離振源不同遠處的各點相對于振源振動的衰減值，單位為dB，r表示振 動傳遞路徑上各點距離振源的水平距離，單位為m，并且40, a與P分別為與土層或 巖石層結(jié)構(gòu)剛度與阻尼相關(guān)的常數(shù)，為待定系數(shù)，通過類比測試獲??； 二、 現(xiàn)場實測振動源強，選取相似軌道橋梁結(jié)構(gòu)同類型列車的高架軌道交通線路進行 源強測試，采集墩柱底端與地面相交點的振動數(shù)據(jù)，作為振動源強VLzO,單位為dB，采集墩 柱兩側(cè)不同距離處地面兩點振動值，用于計算衰減公式中的待定系數(shù)； 三、 將測試采集到的墩柱底端及地面不同水平距離點的振動值進行整理計算，得到振 動沿地面水平距離衰減值，代入衰減公式（1)，確定待定系數(shù)a與0 ; 四、 根據(jù)墩柱底端振動源強值VLzO以及確定的衰減公式（1)，得到高架兩側(cè)不同距離 地面點的振動預(yù)測公式： VLzr=VL z0-TL = VLz0-Qrp (2) 式中，VLzr表示振動預(yù)測值，單位為dB。2. 如權(quán)利要求1所述的高架軌道交通引起的地面振動快速預(yù)測方法，其特征在于：如 果以往測試數(shù)據(jù)中已獲得過同類型列車及高架橋梁結(jié)構(gòu)墩柱的振動測試值，可省略步驟 二，且對于土層狀況比較確定的地區(qū)，也可根據(jù)以往獲取的其他區(qū)域的實測振動數(shù)據(jù)，直接 計算確定待定系數(shù)。
【專利摘要】一種高架軌道交通引起的地面振動快速預(yù)測方法，是將高架軌道交通引起的地面振動分為三個方面分析，即振源系統(tǒng)、振動傳遞路徑系統(tǒng)和受體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，利用傳遞路徑振動衰減公式，可對地面不同距離處的振動加速度級進行預(yù)測。本發(fā)明采用類比測試的方法，可以初步掌握所要預(yù)測的點位大致的振動情況，為預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性提供參考；利用大量實測數(shù)據(jù)以及數(shù)值分析回歸得到的振動沿地面水平衰減計算公式既能實現(xiàn)振動的快速預(yù)測，又能保證預(yù)測的科學(xué)性與合理性；對于土層狀況比較確定的地區(qū)，可直接根據(jù)以往實測數(shù)據(jù)確定墩柱底端振動源強以及衰減公式的待定系數(shù)，真正實現(xiàn)了快速性，大大提高了工作效率。
【IPC分類】G01H17/00
【公開號】CN105241543
【申請?zhí)枴緾N201510555868
【發(fā)明人】劉長卿, 周裕德, 祝文英, 夏丹, 應(yīng)樂惇, 張瑋晨, 孫曉明, 儲益萍, 王曉楠
【申請人】上海市環(huán)境科學(xué)研究院
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月2日