地鐵振動地圖研究報告

“地鐵環(huán)境振動地圖”的研究歷程

匯報人：韋凱匯報提綱地鐵環(huán)境振動預測方法的綜述地鐵環(huán)境振動預測的新方法及其驗證1234“地鐵環(huán)境振動地圖”的設計流程“地鐵環(huán)境振動地圖”的應用案例“地鐵環(huán)境振動地圖”的研究規(guī)劃5

一、地鐵環(huán)境振動預測方法的綜述

經驗公式法理論解析半解析半數(shù)值建立數(shù)據(jù)庫與數(shù)值方法結合FederalTransitAdministration(FTA),U.S.（2006）H.Verbraken,G.Lombaert,G.Degrande（2011）Lamb（1904）,Gutowski（1976）,Dawn（1979）Krylov（1994~2001）,ShengandJones（1999~2004）Xia（2010）ForrestandHunt（1999~2011）PIP（Pipe-in-Pipe）模型在PIP（Pipe-in-Pipe）模型中，內層管——隧道襯砌結構被作為無限長的薄殼結構單元，外層管為無限大的均質土體，使用彈性介質的波動方程表示，該軌道?隧道?地基耦合動力相互作用問題，以及波沿隧道縱向傳播問題均在頻率?波數(shù)域內求解。

一、地鐵環(huán)境振動預測方法的綜述

數(shù)值方法（時域與頻域）

有限元法（FEM）、邊界元法（BEM）、有限差分法（FDM）

有限元?邊界元法（FEM?BEM）和有限元-無限元法（FEM?IFEM）

各種方法可用于建立二維（2D）、2.5維（2.5D）和三維（3D）模型。Takemiya，G.Degrande等（2005~至今）

基于Floquet變換的有限元?邊界元耦合數(shù)值方法，主要是通過一個離散化的單元即可求解軌道?隧道?地基耦合振動問題，但是該單元必須是周期性或一致性結構。

一、地鐵環(huán)境振動預測方法的綜述

（a）隧道側壁上（b）地面上

倫敦地鐵攝政公園站至貝克街站間振動的實測（黑色線）與計算（灰色線）“基于Floquet變換的有限元?邊界元耦合數(shù)值方法的應用實例”

一、地鐵環(huán)境振動預測方法的綜述

誤差的原因分析車輛/軌道/基礎結構/地基耦合算法問題

為了提高計算效率，車輛/軌道/基礎結構的耦合振動整體模型逐漸被周期子結構模型取代，因此難免會引起一定的誤差。（需綜合考慮）有砟軌道整體結構有砟軌道的周期子結構

一、地鐵環(huán)境振動預測方法的綜述

誤差的原因分析車輛/軌道/基礎結構/地基耦合算法問題

地基土作為周期子結構不合理，作為完全均質的彈性體亦不合理，必須考慮其沿線的多變性情況。

一、地鐵環(huán)境振動預測方法的綜述

誤差的原因分析軌道結構內橡膠類高分子材料動力學參數(shù)問題

很少考慮橡膠類高分子材料動參數(shù)（剛度與阻尼）的頻變、幅變與溫變性。高分子材料彈模與阻尼隨溫度變化高分子材料彈模與阻尼隨頻率變化E—材料模量β—損耗因子βELgβLgELgfLgβLgET

一、地鐵環(huán)境振動預測方法的綜述

誤差的原因分析軟土地基的非線性動參數(shù)問題

很少考慮軟土動參數(shù)（剛度與阻尼）的非線性問題。匯報提綱地鐵環(huán)境振動預測方法的綜述地鐵環(huán)境振動預測的新方法及其驗證1234“地鐵環(huán)境振動地圖”的設計流程“地鐵環(huán)境振動地圖”的應用案例“地鐵環(huán)境振動地圖”的研究規(guī)劃5

二、地鐵環(huán)境振動預測的新方法及其驗證

車輛/軌道/基礎結構/地基耦合振動的頻域求解法。

車輛/軌道/隧道（路基）/地基的耦合振動整體模型（定點激勵）；基于Floquet變換的車輛/軌道/隧道（路基）/地基耦合振動模型；

基于辛數(shù)學的車輛/軌道/隧道（路基）/地基隨機振動虛擬激勵模型；

（既包括定點激勵也包括移動激勵）輪軌力道床加速度

二、地鐵環(huán)境振動預測的新方法及其驗證

軌道結構系統(tǒng)內橡膠類高分子材料動參數(shù)的確定

橡膠類高分子材料動參數(shù)頻變、幅變、溫變的實驗裝置

二、地鐵環(huán)境振動預測的新方法及其驗證

“新數(shù)值方法的應用實例”南京地鐵1號線隧道路段距離線路中心5m的計算與實測振動水平匯報提綱地鐵環(huán)境振動預測方法的綜述地鐵環(huán)境振動預測的新方法及其驗證1234“地鐵環(huán)境振動地圖”的設計流程“地鐵環(huán)境振動地圖”的應用案例“地鐵環(huán)境振動地圖”的研究規(guī)劃5

三、“地鐵環(huán)境振動地圖”的設計流程（以隧道為例）

三、“地鐵環(huán)境振動地圖”的設計流程（以隧道為例）

地層分界線預測橫斷面（自動插入）建模信息隧道上邊界匯報提綱地鐵環(huán)境振動預測方法的綜述地鐵環(huán)境振動預測的新方法及其驗證1234“地鐵環(huán)境振動地圖”的設計流程“地鐵環(huán)境振動地圖”的應用案例“地鐵環(huán)境振動地圖”的研究規(guī)劃5

四、“地鐵環(huán)境振動地圖”的應用案例（以隧道為例）

地鐵隧道上方地表振級的俯視色彩云圖（不含建筑）地鐵隧道上方地表振級的俯視等勢線圖（不含建筑）地鐵隧道上方地表振級的俯視色彩云圖（含建筑）“以下地鐵環(huán)境振動地圖可隨運營時間（軌道與地質參數(shù)）變化”匯報提綱地鐵環(huán)境振動預測方法的綜述地鐵環(huán)境振動預測的新方法及其驗證1234“地鐵環(huán)境振動地圖”的設計流程“地鐵環(huán)境振動地圖”的應用案例“地鐵環(huán)境振動地圖”的研究規(guī)劃5

五、“地鐵環(huán)境振動地圖”的研究規(guī)劃

（1）利用CAD二次開發(fā)技術自動獲取地鐵沿線建筑信息，包括結構類型與尺寸、基礎類型與尺寸、及其與地鐵線路的位置關系；然后依據(jù)這些信息與地面振動水平，自動預測地鐵沿線所有建筑物各敏感空間位置上的二次結構振動與噪聲。（2）以振動位移、速度、加速度以及振動能量為評價指標（參考國際通行的ISO標準與各發(fā)達國家標準中各類指標），從振幅傳遞與能量流動角度展示地鐵沿線50m范圍內的總體（或分頻）振幅（或能量）隨距離與深度變化的特征。（3）建立必要的數(shù)據(jù)庫。既有線路實測軌道不平順、車輪不圓順及其所激勵出的環(huán)境振動數(shù)據(jù)庫（包括計算結果數(shù)據(jù)庫）；也有各類高分子材