列车振动荷载对古建筑的动力影响
交通振动对邻近古建筑的动力影响测试分析
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｏ ｇ ｎ ｓｔ ｅ ｔ ｇ，ｔ ｅ ｖ ｂ ａ ｉｎ ｒ ｓ ｏ ｓ ｓ ｉ ｄ ｃ ｄ ｂ ｈ ｘ ｓｉ ｇ Ｍ ｅ ｒ ｉ ｅ ｎ ｓ ｒ ｃ ： ｒ ｕ ｈ ｉ ｉ ｔ ｓｉ ｅ ｎ ｈ ｉ ｒ ｔ ｅ ｐ ｎ ｅ ｎ ｕ ｅ ｙ ｔ ｅ ｅ ｉｔ ｔｏ Ｌ ｎ ２ ａ ｄ ｏ ｎ
ｇｏ ｎ ａｆ ｎ ｓ ｓ ｎ ｆｔ ｏｈｓ ｒ ｕｌｉ ｓ（工 ｔｅＭｉｇＤ ｎ ｓｙＷａ ， ｔｅＯ ｄＲ ｉ ｒｕ ｄｔ ｆ ｃａｄａｓ ｓ ｔ ｗ ｉ ｏｉ ｂ ｉ ｎ ｒ ｉ ｅ ｍｅ ｏ ｔ ｃ ｄ ｇ 一ｈ ｎ ｙ ａｔ ｌ Ⅱ一 ｌ ａｌ ｌ ｈ —
第３ ５卷 １ 第 期
２ １ ０１
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Ｖｏ ． ５ ＮＯ １ １３ ． Ｆｂ ０１ ｅ ．２ １
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文 章 编 号 ：６ ３０９ （０ １０ —０ ９０ １ ７ —２ １ ２ １ ）１０ ７ —５
ｔｎ ｅ ａ ｃ ．Ｔｈ ｏ ｉ ｎ ａ ｙ ａ ｃｒｓ ｎ ｅｉ ａ ｍａ ｒｆｃｏ ｎ ｔｅ ｈｓｏ ｉ ｕｌｉｇ ｓｒ ｃｕ ｅ ｅｈ ｒｚ ｔｌ ｎ ｍｉ ｅ ｐ ｓ ｓ ｊ ａｔ ｒｉ ｈ ｉｔｒｃｂ ｉ ｎ ｔｕ ｔ ｒ ；２）ｉ ｈ ｏ ｄ ｏ ｏ ｄ ｎｔｅ
城市交通振动对古建筑的影响研究综述
试点论坛shi dian lun tan324城市交通振动对古建筑的影响研究综述◎高飞飞摘要：交通振动对古建筑的影响越来越受到重视,是古建筑的一种隐形杀手。
本文综述了交通振动对古建筑影响的研究方法,研究城市交通激励作用对古建筑的传播规律和影响机理,并提出相应的减振控制措施,为古建筑的保护提供了依据。
关键词：交通振动;古建筑;控制措施随着我国交通事业的飞速发展,我们的出行变得越来越便利,同时,增长的交通对周围环境的影响也越来越大。
列车运行带来的地面振动,会使建筑物产生墙体开裂、地基下沉等危害。
古建筑在长年累月的交通振动作用下,会遭受到一定的损伤,随着损伤的慢慢积累,会使古建筑结构发生疲劳破坏,倒塌等破坏,这种破坏是无法挽回的。
交通引起的振动是长期的和反复的,是对古建筑的一种隐形杀手。
因此,要明确保护古建筑的目的,正确评价交通振动激励作用对古建筑的破坏,进而采取一定的减振控制措施。
一、交通振动对邻近建筑物的产生机理及传播规律城市交通按运行方式可分为地面交通机动车辆和轨道交通。
由于两者产生振动的机理不同,引起的地面振动幅值和占优频率差别较大,对周围环境的影响也不相同。
（一）地面交通振动产生机理及传播规律地面交通运输工程中的汽车轮胎和驱动力发生的振动主要原因是由于汽车轮胎与不平整的道路上驱动力之间发生交互作用而造成。
路面失调主要包括随机性路面失调和一个特殊性的路面失调。
随机路面不平整现象普遍存在于所有的土壤或者是地面之中,典型随机路面不平整现象可以通过实际的应用测试方法来进行确定,即其路面的平整程度指标是由于随机路面不平整而引起的,因此车辆运动荷载比静载大左右。
特定情况下的路面并非平整,如地洞、纵向断裂等,它所导致的动荷载要比静荷载多15%左右。
当汽车在不平整的路面上高速行驶时,由于轮胎与不平整的路面之间的驱动力发生相互作用,产生的各种应力波通常会经过周围的土层,然后引发建筑的振动和二次结构噪声[2]。
地面交通激励下古建筑影响及古木结构损伤识别研究
地面交通激励下古建筑影响及古木结构损伤识别研究地面交通对古建筑的影响及古木结构损伤识别研究近年来，随着城市化进程的加快，地面交通不可避免地对古建筑造成了一定的影响。
在城市交通的持续发展中，古建筑的建筑结构以及古木结构的保护问题日益凸显。
本文旨在探讨地面交通对古建筑的影响，以及如何通过古木结构损伤识别研究来保护古建筑。
首先，让我们来看看地面交通对古建筑的影响。
古建筑往往坐落在城市中心或历史悠久的地方，而这些地方也通常是交通繁忙的地区。
地面交通的震动、振动和噪声会对古建筑产生长期的影响。
震动和振动会引起古建筑内部结构的微小位移，导致建筑材料的疲劳和损伤，从而影响其结构的稳定性。
此外，交通噪声也会对古建筑的外墙产生损害，破坏其原始的美感。
其次，我们来探讨古木结构损伤识别的研究。
古木结构是古建筑中的重要组成部分，同时也是最易受地面交通影响的脆弱部位之一。
如何有效地发现和识别古木结构的损伤，对于古建筑的保护至关重要。
目前，常用的古木结构损伤识别方法包括目视检查、声波检测、红外热成像和振动测试等。
其中，目视检查是最常用的方法，通过观察表面可见的裂缝、腐朽和变形等现象来判断古木结构的损伤程度。
声波检测是一种通过超声波传导来检测古木内部缺陷的方法，可以有效地发现古木内部的隐蔽损伤。
红外热成像则可以通过测量古木表面的温度分布来发现可能存在的潜在问题。
振动测试是一种通过测量古木的自然频率和振动响应来评估其结构完整性的方法，能够及早发现古木结构的损伤。
古木结构损伤识别的研究在实践中还存在一些问题。
首先，这些方法需要专业的设备和人员来执行，并且需要时间和精力。
其次，古木结构的损伤程度往往不容易被准确评估，因为古木的年代久远，常常与其他自然因素产生混淆，使得识别工作变得复杂和困难。
此外，针对不同类型的古木结构，还需要不同的识别方法和技术。
鉴于以上问题，我们可以提出一些解决方案来加强古木结构损伤识别研究。
首先，需要加大对古建筑保护的宣传力度，提高社会对古建筑保护意识，减少地面交通对古建筑的影响。
高速列车运行震动对车站建筑影响风险评估
高速列车运行震动对车站建筑影响风险评估简介：随着高速列车运输的发展，高速列车运行震动对车站建筑的影响成为一个重要关注的问题。
由于高速列车的运行速度快，震动也相应增强，因此对于车站建筑的结构稳定性和安全性评估显得尤为重要。
本文将通过对高速列车运行震动对车站建筑影响的风险评估进行探讨，以期为相关建筑设计和改进提供参考。
一、高速列车运行震动的特点高速列车运行震动是指由于列车运行时轮轨交互力所引起的地震效应。
高速列车的快速运行会产生较大的动力效应，从而引起车站附近建筑物的振动。
这些振动波会以辐射状向四周传播，对车站建筑物产生影响。
高速列车运行震动的特点主要包括以下几个方面：1. 频率范围广：高速列车运行震动的频率范围通常为2-200 Hz。
在这个频率范围内，高速列车震动的影响最为显著。
2. 高频振动：高速列车运行产生的振动频率较高，通常在10-200 Hz之间，远高于一般地震振动。
3. 瞬时变化：高速列车通过时的振动是瞬时的，持续时间短暂，但振幅较大。
4. 累积效应：高速列车的震动是连续的，多次通过会产生累积效应，对车站建筑物的影响将逐渐增大。
二、高速列车运行震动对车站建筑的影响高速列车运行震动对车站建筑的影响主要体现在以下几个方面：1. 振动对建筑物结构的影响：高速列车运行震动会对车站建筑的结构稳定性和安全性产生影响。
它在对车站建筑物的各个构件产生振动，可能引起构件的疲劳损伤、螺栓松动、裂缝扩展等问题，从而给建筑物的安全性带来潜在风险。
2. 声振效应：高速列车运行震动会引起车站建筑的声振效应，即振动所产生的噪音对建筑物及其周围环境的影响。
这种噪音可能会导致车站建筑物的墙面、窗户等结构产生共振，从而引起噪声污染和能量的损失。
3. 乘客舒适度降低：高速列车运行时产生的振动会降低乘客在车站内的舒适度。
车站内部的震动可能导致地面不平稳、摇晃感以及对人体造成的不适感，给乘客的旅途体验带来负面影响。
三、高速列车运行震动对车站建筑的风险评估方法为了评估高速列车运行震动对车站建筑的风险，可以采用以下方法：1. 数值模拟方法：利用有限元分析等数值模拟方法，对车站建筑在高速列车运行震动作用下的响应进行模拟和分析。
列车运行振动对相邻建筑物的动力影响分析
列车运行振动对相邻建筑物的动力影响分析摘要：采用三维有限元数值模型对列车运行振动作用下某相邻建筑物的动力影响进行了分析，计算中考虑了桩、土间的节点耦合，特别是对动力荷载函数进行了简化处理，并提出了动力分析中地基反力系数和阻尼系数的计算方法，计算了在动力作用下列车振动对某相邻建筑物的影响，可对类似工程的分析提供参考。
关键词：列车；振动；有限元动力分析Abstract: the three-dimensional finite element numerical model of the train running under the effect of vibration of a neighboring building power was analyzed, the calculation in considering the piles and soils of the coupling between nodes, especially for dynamic loading function simplified treatment, and put forward the dynamic analysis of the foundation of the force coefficient and damping coefficient calculation method, the calculation in the train vibration under dynamic action of a neighboring building effects available to the analysis of the similar project to provide the reference.Keywords: train; Vibration; Finite element dynamic analysis1背景概述某铁路引桥经过某相邻建筑物，该建筑物为一电排站，其主要建筑为主、副厂房及启闭机室。
交通荷载对周边建筑的振动影响分析(可编辑)
trainareanalyzed.Baseontheresultsofthenumericalsimulati
on,thecoactionof
thenaturalfrequencyofbuildingsandthedominantfrequencyof
onsinbuildingsnear
railways,ameasurementcampaignistaken.Responsesoffivehyp
othetical
reinforcedconcretestructuressubjectedtofieldmeasuredgro
由于地震或者爆炸冲击产生的地面振动及其对建筑物的影
响比较显著引起
了国内外学者的广泛关注。但像轨道交通和公路交通引起的周边
建筑物振动由
于其振动幅值较小还未被深入研究。
一般而言交通荷载所引起的环境问题主要有两个方面
浙江大学硕士学位论文
交通荷载对周边建筑的振动影响分析
交通荷载对周边建筑的振动影响分析
摘 要
aluationofthe
buildingvibrationistakenwhichusingaruledefinedbytheISO.
Tosolvetheproblemofthevibrationinducedbyvehicles,aapproachb
对交通振动的研究起到了保护环境提高人民生活水平的作用”
1。
随着城市化的加速在我国各大城市中心及近郊规划并
建设了高密度住宅、
浙江大学硕士学位论文
交通荷载对周边建筑的振动影响分析
交通荷载对周边建筑的振动影响分析
振动荷载对建筑物结构的影响分析
振动荷载对建筑物结构的影响分析建筑物作为人们生活、工作和娱乐的场所，承载着巨大的责任。
然而，在建筑物使用过程中，各种因素都会对其结构产生一定的影响，其中之一就是振动荷载。
振动荷载是指由振动源引起的作用于建筑物结构的外部力，如交通运输、机械设备等，其对建筑工程安全性的影响不容忽视。
首先，振动荷载对建筑物结构的影响表现为共振现象。
共振是指当外部激励频率与建筑物固有频率相近时，建筑物结构会因吸收了频率能量而发生共振现象。
共振一旦发生，会导致建筑物结构的破坏或者疲劳，给建筑物的使用安全带来威胁。
因此，在建筑物设计和建设中，必须充分考虑可能发生的共振频率，进行合理的结构设计和方案选择，以降低共振风险。
其次，振动荷载对建筑物结构的影响还表现为振动传导。
振动源通过与建筑物接触的基础、地面或其他物体产生振动，这些振动会通过建筑物的结构传导到各个部位，给建筑物带来振动荷载。
振动传导不仅会对建筑物的结构材料产生损伤，还会导致建筑物内部设备或构件的松动、开裂等问题。
因此，对于高频振动源，如机械设备，应采取隔振措施，减少振动传导对建筑物的影响。
除此之外，振动荷载还会对建筑物内部设备和功能空间产生影响。
建筑物内部的机电设备和精密仪器对外界振动十分敏感，特别是一些实验室、手术室等特殊用途场所。
振动荷载会干扰或损坏这些设备的正常运行，影响其使用效果。
此外，振动荷载还会影响人们的工作、学习和休息环境，给人们的身心健康带来一定的负面影响。
因此，在建筑物的设计和使用过程中，需要充分考虑振动荷载对内部设备和功能空间的影响，进行合理的布局和隔离。
总之，振动荷载对建筑物结构的影响十分重要，必须引起足够的重视。
建筑物结构设计时应考虑共振效应，合理选择结构形式和材料，以提高结构的稳定性和抗震性；在建筑物的使用过程中，应采取相应的振动控制措施，减少振动源对建筑物的影响；同时，应合理安排设备和功能空间，避免振动对其正常运行和使用的干扰。
只有综合考虑振动荷载对建筑物的影响，才能确保建筑物的安全可靠性和舒适度，从而为人们提供一个良好的生活和工作环境。
交通荷载作用下古土城墙振动效应研究
交通荷载作用下古土城墙振动效应研究交通荷载作用下古土城墙振动效应研究摘要：古土城墙作为我国传统文化的重要遗产，具有重要的历史、文化和地域意义。
然而，城市化和交通运输的快速发展给古土城墙带来了挑战。
交通荷载作用下的城墙振动效应直接影响其结构安全和城市风貌的保护。
本文通过数值模拟方法和实验手段，对交通荷载作用下古土城墙的振动效应进行了研究。
研究结果对城墙的保护、改造和管理具有重要的参考意义。
1. 引言古土城墙作为我国传统城市建筑的重要组成部分，承载着丰厚的历史文化内涵。
然而，城市化和快速的交通发展给古土城墙带来了巨大的挑战。
近年来，古城墙的结构安全问题引起了广泛的关注。
交通荷载是城市交通运输中最主要的荷载形式，因此了解交通荷载对古土城墙的振动效应具有重要的理论和实践意义。
2. 交通荷载对古土城墙的振动效应影响交通荷载作用下的城墙振动效应可以从多个方面进行研究。
首先，交通荷载会引起城墙结构的弹性变形和应力分布的改变。
其次，交通车辆的振动传递到城墙上会引起城墙的振动响应。
最后，城墙和交通道路之间的相互作用也会对城墙的振动效应产生影响。
3. 数值模拟研究方法本文采用有限元数值模拟方法对交通荷载作用下古土城墙的振动效应进行了分析。
首先，建立了城墙的三维模型，并给予材料属性和边界条件。
然后，通过施加交通荷载，模拟车辆在城墙上的行驶过程。
最后，分析城墙的位移、应力和振动频率响应。
4. 实验研究方法为了验证数值模拟结果的准确性，本文还进行了实验研究。
首先，选择适当的城墙样本，并在其表面安装合适的测量设备。
然后，通过在城墙上行驶车辆，并记录振动信号，获取实验数据。
最后，对实验数据进行分析，验证数值模拟的准确性。
5. 结果与讨论通过数值模拟和实验研究，我们得到了交通荷载作用下古土城墙的振动效应。
结果表明，交通荷载对城墙的振动频率和位移影响显著，尤其是在车辆质量较大或车速较快时。
城墙和交通道路之间的相互作用也会加剧城墙的振动效应。
西安钟楼的交通振动响应分析及评估
西安钟楼的交通振动响应分析及评估西安钟楼的交通振动响应分析及评估摘要：西安钟楼作为历史悠久的文物古迹，其结构特点和稳定性一直备受关注。
随着城市交通的快速发展，钟楼周边交通流量不断增加，交通振动对钟楼结构的影响也越来越重要。
本文通过对西安钟楼的交通振动进行分析和评估，探讨了不同交通条件下钟楼结构的响应情况。
一、引言西安钟楼是中国现存最大、最完整的钟楼，交通振动对钟楼的影响已经成为一个重要的研究领域。
本文旨在通过对西安钟楼周边交通振动的分析，评估不同交通条件下钟楼的结构响应情况，为钟楼的保护和修复提供科学依据。
二、西安钟楼的结构特点西安钟楼采用明清古代传统木结构和石砌砖砌结构相结合的建筑方式，具有较高的结构稳定性。
然而，由于年代久远和外部环境的变化，钟楼的结构已经不可避免地受到交通振动的影响。
三、交通振动的分析方法为了了解钟楼对交通振动的响应情况，本文采用了有限元分析和模拟方法。
首先，通过对钟楼结构进行三维扫描和数据采集，建立了钟楼的有限元模型。
然后，通过给定不同交通条件下的振动载荷，计算了钟楼不同部位的应力和振动响应。
四、不同交通条件下钟楼的振动响应通过对钟楼模型进行有限元分析，得到了在不同交通条件下钟楼的振动响应情况。
结果显示，在高峰交通期间，钟楼底部受到的振动响应最大，表明交通流量的增加对钟楼底部的结构稳定性造成了影响。
五、交通振动对钟楼结构的影响评估为了评估交通振动对钟楼结构的影响，本文采用了振动加速度指标进行评估。
结果表明，在交通流量较大的情况下，钟楼结构受到的振动加速度超过了设计标准，存在一定的安全隐患。
六、结论与建议通过对西安钟楼的交通振动响应分析和评估，本文认为交通振动对钟楼结构的稳定性和安全性有一定的影响。
为了保护和修复钟楼，建议采取合适的交通管理措施，降低钟楼周边交通流量，减小交通振动对钟楼的影响。
七、致谢本文的研究得到了某某基金会的资助，在此表示深深的感谢。
通过有限元分析和模拟方法，本文探讨了交通振动对西安钟楼结构的影响。
成槽冲击荷载对邻近文物建筑的振动影响分析
第15卷第5期铁道科学与工程学报Volume 15Number 5 2018年5月Journal of Railway Science and Engineering May 2018成槽冲击荷载对邻近文物建筑的振动影响分析黄娟1，余俊1，雷明锋1，杨蕤2(1. 中南大学土木工程学院，湖南长沙410075；2. 中铁五局集团有限公司，湖南长沙410007)摘要：南昌地铁1号线某明挖区间地下连续墙冲击成槽施工振动可能对邻近的文物建筑——八一纪念馆旧址大楼产生不利影响。
在综合分析国内外建筑防振标准适用性及本旧址大楼自身特点的基础上，以疲劳极限为控制指标，给出具体的容许振动评价标准。
基于实测数据，从速度响应和振动主频率分析旧址大楼的振动特性及地表振动衰减规律。
研究结果表明：旧址大楼竖向和垂直于地下连续墙水平向的速度响应相对强烈，均随着楼层向上增大；成槽冲击荷载引起周边地表的振动主频率为16.5~20.2 Hz，旧址大楼振动主频率为10.0~12.5 Hz；地表的振动速度响应随离开振源的距离呈幂函数形式衰减；旧址大楼最大速度响应发生在顶层，小于振动限值，且旧址大楼未出现新裂缝，既有裂缝亦未扩展，成槽冲击荷载对纪念馆旧址大楼的振动影响在可承受范围内。
所得结论可为邻近文物建筑的施工振动防护和安全评估提供参考。
关键词：振动响应；文物建筑；冲击振动；成槽施工；安全分析中图分类号：U451.3 文献标志码：A 文章编号：1672−7029(2018)05−1164−07Vibration analysis of adjacent historic building caused bytrenching impact loadHUANG Juan1, YU Jun1, LEI Mingfeng1, YANG Ri2(1. School of Civil Engineering and Architecture, Central South University, Changsha 410075, China;2. China Railway No.5 Engineering Group Co. Ltd, Changsha 410007, China)Abstract: The vibration caused by diaphragm wall trench construction of a cut-and-cover section in Nanchang metro line 1 maybe has a harmful effect on the adjacent historic building, namely August 1 Memorial building. Based on comprehensive analysis of the suitability of domestic and foreign standards for buildings against man-made vibration and its own performance, the vibration tolerance value of August 1 Memorial building is given with fatigue limit being considered as one control index. According to measured data, dynamic characteristic of this historic building and attenuation law of ground vibration are studied by ways of vibration velocity and main frequency. The results show that: Vibration velocities of the structure in vertical direction and in horizontal direction perpendicular to diaphragm wall are higher than that in other direction and grow with the distance from ground; the vibration frequency of ground varies 16.5~20.2 Hz and that of Memorial building varies 10.0~12.5 Hz under the trenching impact load; velocity amplitude of ground attenuates with distance in the form收稿日期：2017−03−16基金项目：国家自然科学基金资助项目(51308270, 51508575)；国家重点基础研究计划(973计划)资助项目(2011CB013802)通信作者：黄娟(1977−)，女，湖北荆州人，讲师，博士，从事隧道及地下结构动力响应研究；E−mail：154668562@qqcom第5期黄娟，等：成槽冲击荷载对邻近文物建筑的振动影响分析1165of power function; The maximum velocity of Memorial building, appearing at top floor, is less than the specified vibration allowable value. Not only does not a new crack take place in structure, but also the existing crack does not expand. So the vibration caused by trenching impact has little harmful effect on the Memorial building. The obtained results will provide useful reference to vibration protection and safety assessment of the similar project construction neighboring existing historic buildings.Key words: vibration response; historic buildings; impact vibration; trench construction; safety analysis土建施工作业，如强夯、打桩、爆破等往往伴随着巨大动能的产生，除小部分转为热能外，大部分动能以应力波的形式向周围土层扩散，迫使地面及邻近建筑物产生振动，给周边环境带来不利影响。
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贾颖绚1, 郭 猛2, 刘维宁1, 张新金1, 刘卫丰1
( 1. 北京交通大学 土木建筑工 程学院, 北京 100044; 2. 中国路桥工程有限责任 公司, 北京 100011)
摘 要: 在建的北京地下直径线周边有 3 处需保护的古建筑文物( - 明城墙、 - 老车站、!- 正
阳门和箭楼) , 对其进行列车振动荷载下的动力影响研究十分必要. 应用列车- 轨道耦合动力学理
表 1 影响建筑物正常使用的振动速度限值 T ab. 1 V ibr ation velocity limit of structur es
层厚度加权平均. 以 !- 正阳门和箭楼为例, 地层参 数主要包括厚度 d 、密度 、弹性模量 E 、泊松比 、 剪切波速 Cs、压缩波速 Cp、剪切模量 G 具体参数 见表 2. 结构材料的具体参数见表 3.
表 2 地层参数
建筑物的类型
有保护价值或对振动 特别敏感的建筑 古建筑
( 严重开裂风蚀者)
振源频 率/ Hz
10~ 30 30~ 60 10~ 30 30~ 60
合速度容许 值/ ( mm/ s)
30 3 0- 5 0
18 1 8~ 3 0
对应直径线 沿高频振动
国内外针对各种振源对邻近建筑物的 振动影
频率范围, 确定模型尺寸和单元网格大小, 边界采用 弹簧- 阻尼边界, 以减少边界反射波的影响.
地层参数参照工 程施工设计中地层的情况取
响, 制定了相关标准, 规定了一些影响建筑物正常使 值, 建模时将地层简化成 3 层, 每层参数按实际土
用的振动位移、速度和加速度限值指标. 参考国内外 文献[ 8- 11] , 确定以振动合速度作为直径线沿线古 建筑物的评价指标, 见表 1.
( c) 正阳门和箭楼 图 2 有限元模型 F ig. 2 Finite element models
3 列车动荷载的模拟
列车 轨道耦合的动力学模型[ 12 14] 主要由列车 模型、轨道模型及轮轨间的耦合关系 3 部分系统组 成, 其中车辆模型采用 6 节编组的车辆系列. 考虑每 节车 4 轴 10 个自由度的振动系统, 包括车体、转向 架、轮对、弹簧和阻尼器. 轨道模型采用 3 层质量 弹 簧 阻尼器系统支撑下的弹性长梁, 以模拟钢轨、轨 下垫层、轨枕和道床. 轮轨间的耦合关系采用 Hert z 非线性接触理论模拟, 如图 3 所示.
直径线和既有线与沿线地面古建筑文物的平面 关系及 3 处古建的剖面图见图 1.
图 1 直径线和既有线与沿线古建筑平面关系及古建筑剖面图
Fig . 1 Plane view o f metro lines and the sections o f histor ic buildings
1 评估标准的确定
大, 偏于安全选择 10~ 30 Hz 频率所对应的振动速 度容许值. - 明城墙属于严重开裂及风蚀古建筑,
取其振动合速度容许值为 1 8 mm/ s. - 老车站、
!- 正阳门和箭楼也为古建筑, 但经多次修缮, 结构 性能良好, 为有保护价值对振动特别敏感的建筑, 取
其振动合速度容许值为 3 mm/ s.
进行建模计算分析. 根据相应土层剪切波速及激励
3 个断面的有限元模型, 见图 2.
1 20
北京交通大学学报
第 33 卷
集中在低频段.
( a) 明城墙
图 3 列车 轨道耦合的动力学模型 Fig. 3 Coupled model of vehicle and track
( b) 老车站
( a) 时程曲线
Abstract: T here are t hree historic buildings: - the M ing Dynasty Wall, - t he Old Railw ay Sta t ion, !- the Zhengyangmen and Jianlou, w hich are in close prox im it y to the ex isting m et ro lines and the new Diamet er line in Beijing. T he v ibrat ion prediction and assessment of t he three hist oric build ings induced by t rains are presented in t his paper, since it is very necessary for t he preservat ion of t hese ancient archit ect ures. Numerical met hods are used to simulate the dynamic response in the structures. T he ex citation of trains onto the t unnel st ruct ure is obt ained by using t he vehicle- track interact ion model, w hich is applied on t he dynamic f init e element models. T he results include: t he dynamic re sponse of velocity in historic st ruct ures vary regularly along w it h t he horizont al and vert ical dist ance; T he vertical dynamic response is a major f act or in underg round st ruct ures, while t he horizont al is a major one in st ruct ure on the ground; T rain- induced vibrat ion in historic buildings is w it hin but close to the crit eria, so vibration mit igat ion measures should be taken to reduce the impacts in order to make allow ance to the preservation of cultural herit ag es. Key words: dynamic response; metro train; numerical simulat ion; historic buildings; vibration assessment
由此模型进行计算, 得到作用于隧道结构的列 车动荷载时程和频谱曲线, 如图 4 所示. 可以看出, 列车动荷载峰值为 72 kN/ m , 频谱主要分布在 0~ 20 H z. 此荷载主要是由列车的轴重产生, 频谱主要
( b) 频谱曲线 图 4 列车 轨道系统作用于隧道结构的列车动荷载 Fig . 4 Loads o f v ehicle track system onto tunnel structure
2 17 2 010
326 5 0 29 278 8 480 3 135 9
3 227 2 150 1 077 9 0 27 366 2 782 8 424 2
表 3 结构材料参数
T ab. 3 M aterial properties of st ructures
结构材料
直径线盾构衬砌 C50 直径线道床 C40 直径线路基 C25 2 号线衬砌 C30 2 号线道床 C30 古建筑基础
JIA Yingx uan1, G UO Meng2, L I U Weining1, ZH A N G X inj in1, LI U Weif eng1
( 1. School of Civil Eng ineering, Beijing Jiaotong U niversity, Beijing 100044, China; 2. China Road and Br idg e Corpor atio n, Beijing 100011, China)
2 计算模型
采用有限元软件 ANSYS 中的动力有限元模块
T ab. 2 M aterial properties of soil layers
地层 d / m
/ ( kg/ m3)
E/ M Pa
Cs/
C p/
G/
( m/ s) ( m/ s) M Pa
1 6 1 850
131 2 0 34 173 3 328 6 48 8
门站交叉穿越. 直径线线路中心两侧 40 m 范围内有 北京市重点保护文物北京明城墙遗址( - 明城 墙) 、京奉铁路正阳门老车站旧址( - 老车站) 和全 国重点保护文物正阳门和箭楼( !- 正阳门和箭楼) 共 3 处. 直径线运营后与既有地铁的叠加振动可能 会对这些古建筑文物产生不利影响. 因此, 进行列车 荷载下动力影响规律研究及预测评估十分必要.
论, 计算得到作用在隧道结构上的列车动荷载, 并作为激励作用于动力有限元模型上, 通过数值模
拟计算, 预测评估直径线与既有线列车荷载对周边古建筑文物的振动响应. 结果表明, 列车振动引
起古建筑结构的动力响应随水平距离和竖向距离改变呈规律变化, 地下结构以竖直方向动力响应
为主, 建筑物超过一定高度后, 地上结构以水平方向动力响应为主, 且地上结构的动力响应高于地
第1期
贾颖绚等: 列车振动荷载对古建筑的动力影响
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境问题变得尤为显著. 目前, 国外 关于 振动 对古 建筑 影响 的 研究 较
少[ 1- 2] , 国内主要是针对古建筑的结构特征和力学 性能进行的研究[ 3- 7] , 由列车荷载引起的对古建筑 振动影响的研究尚缺乏完善资料.