地铁振动对成都博物馆的影响研究

论文摘要

摘要：随着我国地铁建设的快速发展,地铁运行引起的环境振动问题越来越突出,逐渐受到广大民众的普遍关注。目前此问题的研究主要集中在地铁振动振源模型、振动在土介质中的传播理论以及传播过程中结构与土的相互作用三方面。实际上地铁运行产生的建筑结构振动情况也是迫切需要了解的,研究地铁引起建筑振动及减振、隔振问题具有重要的理论意义和工程应用价值。本文结合成都博物馆拟建项目,通过现场测试和数值模拟方法对地铁运行引起的建筑振动问题进行初步研究,主要包括以下几个方面的内容：1.分别进行了场地的本底振动试验、地面振动传播试验以及地面—隧道壁振动传播试验,主要分析了竖向振动波在场地的传播特性。试验表明：频率在35Hz～45Hz范围内的竖向振动波对环境造成的影响较大；高频波比低频波衰减速度要快,且两种波的衰减特性都是先快后慢；振动波在地面至隧道壁场地内传播衰减幅度较大,两者幅值约相差114倍。2.在MIDAS中建立成都博物馆结构整体模型,分析其在竖向振动波作用下的响应。进行了结构的模态分析,研究了建筑底板—结构上部的传递函数,结果表明：结构在低频竖向谐振波作用下加速度放大系数较大,在高频波作用下加速度放大系数相对较小。3.对隔振沟的隔振效果及隔振沟深度对隔振效果的影响进行了初步研究。研究表明：隔振沟能取得一定的隔振效果,低频波作用下隔振效果不明显,高频波作用下隔振效果稍好；隔振沟的隔振效果随着隔振沟深度的增加呈递增的趋势,但由于成都博物馆结构的复杂性,隔振效果增加较小,隔振沟深度对成都博物馆的隔振效果影响较小。4.研究了隔振支座刚度对地铁运行引起的结构竖向振动的影响及振动耦合性分析。结果表明：隔振支座水平刚度对结构竖向振动无影响；隔振支座竖向刚度对结构竖向振动有影响,且由于成都博物馆结构的特殊性,隔振支座竖向刚度越大,结构竖向加速度响应越小；地铁运行引起的结构三方向振动耦合性较差。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 地铁发展概况
• 1.2 地铁振动对环境造成的影响
• 1.2.1 振动对建筑结构安全的影响
• 1.2.2 振动对人类正常工作及身体健康的影响
• 1.2.3 振动对精密仪器、仪表正常使用的影响
• 1.3 环境振动的特性及其控制标准
• 1.3.1 振动的特性及其描述方法
• 1.3.2 振动的评价标准
• 1.4 环境振动控制方法研究
• 1.4.1 振动振源的控制研究
• 1.4.2 振动传播途径控制研究
• 1.4.3 受振体减振、隔振研究
• 1.5 国内外研究概况
• 1.5.1 国外研究概况
• 1.5.2 国内研究概况
• 1.6 本文研究内容及意义
• 1.6.1 本文研究主要内容
• 1.6.2 本文研究意义
• 2 基本理论介绍
• 2.1 振动产生及传播规律
• 2.1.1 弹性介质中的振动波
• 2.1.2 振动波的传播衰减规律及计算方法
• 2.2 动力学分析基本理论及方法
• 2.2.1 运动方程的建立方法
• 2.2.2 结构自振特性计算方法
• 2.3 结构体系动力响应分析方法
• 2.3.1 动力响应的时域分析方法
• 2.3.2 动力响应的频域分析方法
• 2.3.3 振型叠加法
• 2.4 频谱分析方法
• 2.4.1 Fourier级数
• 2.4.2 Fourier变换
• 2.4.3 离散Fourier变换（DFT）和快速Fourier变换（FFT）
• 2.5 环境振动研究方法
• 2.6 本章小结
• 3 建筑场地振动试验
• 3.1 本底振动试验
• 3.1.1 车辆交通引起的地面振动实测
• 3.1.2 频谱分析
• 3.2 地面振动传播试验
• 3.2.1 实测地面振动衰减分析
• 3.2.2 频谱分析
• 3.3 地面—隧道壁振动传播试验
• 3.3.1 实测试验振动特性分析
• 3.3.2 频谱分析
• 3.4 本章小结
• 4 建筑结构在地铁振动作用下数值模拟分析
• 4.1 建筑及有限元模型介绍
• 4.2 建筑结构自振特性分析
• 4.3 地铁振动在博物馆内的传递规律
• 4.4 地铁竖向振动隔振分析
• 4.4.1 设置隔振沟结构响应分析
• 4.4.2 有无隔振沟结构响应对比分析
• 4.4.3 隔振沟深度对结构隔振效果的影响分析
• 4.5 本章小结
• 5 隔振支座刚度对竖向振动影响及振动耦合性分析
• 5.1 隔振支座水平刚度对竖向振动的影响
• 5.2 隔振支座竖向刚度对竖向振动的影响
• 5.3 结构振动耦合性分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集