高架路交通誘發(fā)振動(dòng)與建筑物減振控制方法研究.pdf

1、快速發(fā)展的城市高架路交通在有效地緩解了人們出行壓力的同時(shí)，其誘發(fā)的環(huán)境振動(dòng)問(wèn)題也日趨嚴(yán)重。環(huán)境振動(dòng)不僅影響人們的日常工作和生活，而且對(duì)建筑物的安全等方面也造成一定的影響。本研究對(duì)國(guó)內(nèi)典型高架路交通及其沿線建筑物環(huán)境振動(dòng)進(jìn)行了大量實(shí)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)，并系統(tǒng)地進(jìn)行了分析；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)外有關(guān)研究成果，從高架路交通的振源問(wèn)題入手，系統(tǒng)地研究了車(chē)輛-橋梁耦合系統(tǒng)的振動(dòng)特點(diǎn)、傳播與衰減規(guī)律以及沿線建筑物的振動(dòng)反應(yīng)規(guī)律；針對(duì)建筑物的環(huán)境振動(dòng)問(wèn)題，發(fā)明了

2、相應(yīng)的豎向減隔振裝置，并對(duì)之進(jìn)行了試驗(yàn)研究、理論分析和數(shù)值模擬。 1．高架路交通振動(dòng)的實(shí)測(cè)研究。對(duì)北京、廣州、深圳等城市的多處典型路段及建筑物的環(huán)境振動(dòng)進(jìn)行了大量的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及其傳播和衰減規(guī)律分析，掌握了高架路交通振動(dòng)的主要振源特點(diǎn)，振動(dòng)傳播特性及建筑物的反應(yīng)特征；在分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了階差振動(dòng)是影響高架路交通振動(dòng)的重要因素和復(fù)雜高架交通是影響建筑物振動(dòng)的主要因素的觀點(diǎn)；結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，提出了數(shù)據(jù)處理和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)中如何去除本底

3、振動(dòng)和判斷是否需要考慮本底振動(dòng)的方法。 2．路面不平度的實(shí)測(cè)和數(shù)值模擬。對(duì)北京城區(qū)主要環(huán)路進(jìn)行了大量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和分析，提出了一種通過(guò)國(guó)際平整度指數(shù)(IRI)推導(dǎo)路面不平度的方法，為車(chē)一橋動(dòng)力學(xué)研究提供了獲得理想路面不平度的又一途徑，并得到了市內(nèi)主要高架路段的路面等級(jí)為A級(jí)的評(píng)定結(jié)果。 3．車(chē)-橋耦合系統(tǒng)的豎向振動(dòng)研究。建立了2軸、3軸和4軸車(chē)的1/2車(chē)模型，并針對(duì)兩端彈性支撐(考慮支座和橋墩及地基土的柔性)簡(jiǎn)支梁進(jìn)行了豎向

4、耦合振動(dòng)分析；對(duì)二種典型的階差(伸縮縫、減速振動(dòng)標(biāo)志)振動(dòng)的研究表明，對(duì)于A級(jí)路面，階差對(duì)環(huán)境振動(dòng)的影響大于路面不平度的影響。 4．環(huán)境振動(dòng)傳播過(guò)程中地表振動(dòng)異常區(qū)的研究。通過(guò)大量的數(shù)值模擬，探討了不同地表及地下構(gòu)造對(duì)振動(dòng)傳播的影響，基本上明確了城市區(qū)域內(nèi)存在環(huán)境振動(dòng)異常區(qū)，即在該區(qū)域內(nèi)會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)局部放大的機(jī)理，并得到了隨著地面硬化程度增大地表振動(dòng)趨于增強(qiáng)和擴(kuò)展基礎(chǔ)比樁基礎(chǔ)引起的地面振動(dòng)強(qiáng)的結(jié)論。 5．建筑物環(huán)境振動(dòng)的數(shù)

5、值模擬。分析了不同層數(shù)的框架和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)振動(dòng)過(guò)程中結(jié)構(gòu)特性與環(huán)境振動(dòng)頻譜特征的內(nèi)在聯(lián)系，結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)的豎向振動(dòng)基本上是以其豎向基頻成分為主，而水平振動(dòng)則需要考慮結(jié)構(gòu)的前幾階頻率與環(huán)境振動(dòng)卓越頻率之間的關(guān)系。 6．新型豎向減隔振裝置研究及其工程應(yīng)用模擬。根據(jù)建筑物環(huán)境振動(dòng)以豎向振動(dòng)為主的特點(diǎn)，發(fā)明了兩種不同構(gòu)造的碟簧—鉛剪切阻尼器豎向減隔振裝置。這兩種裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，尺寸較小且剛度和阻尼都易于調(diào)整。數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究表明，兩種

6、裝置的滯回曲線形狀飽滿，耗能性能良好。將其與水平隔震支座組合形成三維隔振(震)支座，探討了豎向減隔振裝置在環(huán)境振動(dòng)和地震動(dòng)作用下的隔振(震)效果。研究表明，豎向減隔振支座對(duì)豎向環(huán)境振動(dòng)有很好的隔振效果，對(duì)地震動(dòng)也有一定的隔震效果。 7．顆粒阻尼技術(shù)的初步探索。提出了建筑物應(yīng)用顆粒阻尼的減振控制方案(包括顆粒阻尼材料的選擇及其在建筑物內(nèi)可能的安裝位置的確定等)，并通過(guò)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，對(duì)顆粒阻尼技術(shù)的振動(dòng)控制效果和機(jī)理進(jìn)行了初步地探索。