交通振動(dòng)試驗(yàn)研究

郝琪 李玥 姜佩弦

【摘 要】 本文對(duì)交通振動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行了研究，總結(jié)了研究交通振動(dòng)的影響需要做的試驗(yàn)準(zhǔn)備，以及不同振動(dòng)部位的試驗(yàn)測(cè)試安排。

【關(guān)鍵詞】 交通振動(dòng) 試驗(yàn)布置 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

一、概述

城市交通包括城市軌道交通和城市道路交通，為了方便人們出行，緩解交通壓力，在城市道路交通基礎(chǔ)上，我國(guó)大規(guī)模建設(shè)城市軌道交通，目前上海、北京基本建成了城市軌道交通網(wǎng)，同時(shí)，一大批二線城市也正在大力建設(shè)城市軌道交通，并且為了滿足汽車數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，道路也在拓寬，道路交通承載在增加。然而由交通系統(tǒng)引起的環(huán)境振動(dòng)問(wèn)題日益嚴(yán)重，必須得引起人們的廣泛重視。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試作為研究交通振動(dòng)重要的方法之一，有其重大的理論和現(xiàn)實(shí)意義。其成果主要為相應(yīng)的理論分析提供根據(jù)、驗(yàn)證理論模型的正確性和為評(píng)估地鐵誘發(fā)的環(huán)境振動(dòng)提供依據(jù)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)各個(gè)城市地鐵運(yùn)營(yíng)引起的隧道、地面、建筑物振動(dòng)進(jìn)行了測(cè)試分析，取得了一定的成果。

二、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試內(nèi)容及方法：

1、道路及軌道參數(shù)。道路及軌道是交通振動(dòng)直接作用的位置。對(duì)于道路的組成，分為面層、基層、墊層和土基，需要測(cè)得每層的動(dòng)力特性參數(shù)，包括：厚度、彈性模量、泊松比、阻尼比和密度；對(duì)于軌道交通，同樣需要測(cè)得土層的動(dòng)力特性參數(shù)以及混凝土等地基基礎(chǔ)的動(dòng)力特性參數(shù)。

2、車流量監(jiān)測(cè)。車流量監(jiān)測(cè)分為四個(gè)階段：無(wú)交通振動(dòng)影響、早高峰、午高峰和晚高峰，每個(gè)階段取2h的數(shù)據(jù)，兩分鐘作為一個(gè)記錄單位，把車輛分為四類：小汽車、小貨車、大貨車、公交車，并準(zhǔn)確記錄不同車輛的數(shù)量。。并記錄大貨車、公交車到達(dá)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的具體時(shí)間。

3、車速監(jiān)測(cè)。選取監(jiān)測(cè)位置周圍100m的范圍，記錄車輛通過(guò)的速度。

4、振動(dòng)測(cè)量。振動(dòng)采集數(shù)據(jù)主要包括X、Y、Z三個(gè)方向的位移、速度、加速度。根據(jù)GB10071-88《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)測(cè)量方法》，測(cè)量量為Z向振級(jí)，對(duì)于無(wú)規(guī)律的交通振動(dòng)，每個(gè)測(cè)定等間隔的讀取瞬時(shí)示數(shù)，采樣間隔不大于5s，連續(xù)測(cè)量時(shí)間不少于1000s，以測(cè)量數(shù)據(jù)的VLz10值為評(píng)價(jià)量。測(cè)量的指標(biāo)可以從加速度、速度、位移中選取，測(cè)量一種指標(biāo)轉(zhuǎn)化成函數(shù)，可用積分和微分的方法求出其余指標(biāo)。研究表明在低頻范圍內(nèi)，振動(dòng)強(qiáng)度與位移成正比，加速度數(shù)值小，宜測(cè)量位移；在中頻范圍內(nèi)，振動(dòng)強(qiáng)度與速度成正比，加速度數(shù)值小，宜測(cè)量速度；在高頻范圍內(nèi)，振動(dòng)強(qiáng)度與加速度成正比，應(yīng)測(cè)量加速度。因?yàn)轭l率低意味著振動(dòng)體在單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)少、過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)，速度、加速度的數(shù)值相對(duì)較小且變化量更小，因此振動(dòng)位移能夠更清晰地反映出振動(dòng)強(qiáng)度的大??；而頻率高，意味著振動(dòng)次數(shù)多、過(guò)程短，速度、尤其是加速度的數(shù)值及變化量大，因此振動(dòng)強(qiáng)度與振動(dòng)加速度成正比。并且，振動(dòng)在傳播過(guò)程中，高頻分量隨距離衰減快，低頻部分衰減慢。所以，此次測(cè)量城墻受的微幅振動(dòng)宜采用速度作為直接測(cè)量值。

（1）測(cè)量道路的振動(dòng)，軌道的振動(dòng)

測(cè)點(diǎn)布置在路邊緣線以外0.5m以內(nèi)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)布置間距4m的兩個(gè)振動(dòng)測(cè)量?jī)x，測(cè)點(diǎn)選取根據(jù)道路情況車速、減速帶、彎道、紅綠燈等。如圖1，①②③④⑤中，①②③的速度不同，分別作為不同斷面，③④速度相近，但③是減速階段，④是加速階段，⑤是拐彎階段，分別對(duì)地面施加不同方向和大小的荷載，所以可以互相對(duì)照。

（2）測(cè)量振動(dòng)的傳播

振動(dòng)的傳播會(huì)隨距離的增加而變化，所以需測(cè)得振動(dòng)傳播過(guò)程中經(jīng)過(guò)的物質(zhì)（主要是土體）的力學(xué)性能，之后需根據(jù)道路情況（車速、減速帶、彎道、紅綠燈等）選擇不同的斷面，在斷面上根據(jù)距離布置測(cè)點(diǎn)。

（3）測(cè)量交通振動(dòng)引起的建筑物的振動(dòng)

建筑物振動(dòng)的測(cè)量首先選取最不利點(diǎn)（及離路面中心線距離最短單元的各樓層），需要對(duì)比不同樓層（高度），不同單元同一樓層（距離），以及特殊點(diǎn)（離建筑最近的室外地面）。

三、結(jié)論及規(guī)范

1、建筑物振動(dòng)的相應(yīng)結(jié)論。所有監(jiān)測(cè)同時(shí)開始，把車流監(jiān)測(cè)、振動(dòng)監(jiān)測(cè)、車速監(jiān)測(cè)記錄的數(shù)據(jù)的時(shí)間一一對(duì)應(yīng)，并繪制相應(yīng)曲線。曲線包括小汽車、小貨車、大貨車、公交車以及無(wú)干擾狀態(tài)下的的位移，速度，加速度時(shí)程曲線。觀察各個(gè)曲線的峰值，得出車流量、車輛類型、車輛速度以及高度對(duì)振幅的影響，并與《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)比。2、振動(dòng)傳播的相應(yīng)結(jié)論。繪制不同距離下各速度斷面的地面振動(dòng)的曲線圖，并得出車速、距離對(duì)振幅的影響規(guī)律。

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作者簡(jiǎn)介：郝琪，男，漢，山西省晉城市陽(yáng)城縣，研究生，方向：防災(zāi)減災(zāi)，河北建筑工程學(xué)院，河北省張家口市，郵編：075000。