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轨道交通环境振动基础(2)振源概述

2020-12-04   来源:本站   浏览次数:91
本文摘要:轨道交通环境振动基础(2)振源概述
轨道交通环境振动基础(2)振源概述


日常生活中,我们经常经历来自不同来源的振动。例如,当我们开车或骑自行车时,我们的身体会受到明显的振动影响。有些振源或声源因其独特的特性而为大众所知,例如:

■一定震级以上的地震

■施工工程打桩或板桩打桩

■安装在轻型屋顶上的空调设备

■轻质楼层上安置的洗衣机

■公路或铁路通行

■邻居砰地关门

■楼上邻居的脚步声

轨道交通只是许多不同振源中的一个,当然不是引起最高振动级的那个。


人对振动的敏感性涉及的振幅范围很宽。固体在受到动力作用时运动的能力称为机械阻抗(单位m/Ns)。固体表面振动时阻抗取决于该表面的质量和刚度(压缩性)以及振动频率。这意味着,同一振源(比如洗衣机),当安装在一个轻质楼层上时,会比安装在一个巨大的混凝土楼层上引起更高的振动水平。

表征振源强度需要三个参数:即阻塞力(描述作用在具有固定位置的质量上的力)、自由速度和与振源相连的“接收”介质的阻抗。这比声源的特性描述更为复杂:声源通常只需要评估给定距离(自由场)的声强(声压级)。这种简单性是由于大多数时候声源的“接收”介质是空气。

下图表给出了一系列不同的振源,并指出了在接收位置处(通常在住宅内典型距离处)引起的振动强度。需要注意,有许多不同的单位和指标用于描述振动。这里我们将在三个正交方向使用振动速度的均方根(r.m.s.)值进行描述。

轨道交通环境振动基础(2)振源概述


典型振源及其强度(Source: FTA-2006)

结构对不同频率响应的范围(Source: ISO4866-2010)

轨道交通环境振动基础(2)振源概述


ISO 4866:2010的表A.1考虑的影响建筑物振动水平的一些观察结果(见上图):

■如NOTE 1所注释,表中显示了极端值的情况。

■对于交通振动,由于影响因素众多,如车辆类型、车速、轨道质量、地基动刚度、地面阻尼、与振源距离、建筑结构或频率的放大等,振动速度的上下限差异可大于250倍。

■轨道交通的振动处于较低水平。

■轨道交通环境振动会引起人的烦恼。

■轨道交通环境振动远低于建筑物发生轻微损坏的水平。


住宅建筑中可感知振动的最远距离(VDI3837),且可能超过DIN 4150-2规定的限值:

•货运线路、极软地面、木地板和天花板:200 m

•铁路:60 m

•有轨电车:40米

•地下、城市铁路、有轨电车:50 m

这些参考资料证实:

■轨道交通通常会引起地面振动。

■这种振动通过地面传播,可能到达住宅区的建筑。

■当建筑物离铁路轨道足够近时,在某些情况下,振动可能很强烈,足以让人们注意到。

■影响振动强度的因素很多,主要因素是振动频率、土的特性和建筑物的动力特性。

■如果振动足够强烈,并且长时间有规律地发生,建筑物内的人可能会感到烦躁或在睡眠中受到干扰。个体对振动的敏感度是决定被烦扰或睡眠受到干扰的一个重要因素。

■地面振动几乎总是伴随着地面噪声,建筑物内的人可以听到。

轨道交通环境振动基础(2)振源概述


Source: 本文节选翻译自国际铁路联盟研究综述报告《RAILWAY INDUCED VIBRATION》,作为教育科普和知识性传播为目的的非盈利性翻译得到原文主要作者Paul de Vos和主要贡献者Arnold Koopman的私人认可。文章版权归UIC所属,未经UIC授权任何单位和个人不得对报告全文或部分内容及其译本进行各种形式的商业出版和盈利性转载。

本文主要内容译自原文1.3.1节Source description,并根据实际情况进行了删减、修改、注释和配图。

编译:北京交通大学 马蒙

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