[发明专利]地铁交通引起的邻近建筑振动三维频域分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程领域，主要是针对近年来城市地铁轨道交通的飞速发展，地铁交通引起的环境振动通过周围地层向外传播，引起了周围建筑物的二次振动，对人类的工作生活环境和精密装置的正常工作等产生了很大影响。本发明提出一种地铁交通引起邻近建筑振动的可供选择的分析方法。 

背景技术

随着城市建设现代化进程的发展和城市规模的日益增大，地面道路交通与地铁、工程施工和工厂机械运行等各种人类活动产生的环境振动日趋严重，这些环境振动通过地层向外传播，引起了周围建筑物的二次振动，对人类的工作生活环境、精密装置的正常工作等产生了很大影响。国际上已把环境振动对建筑物的影响列为七大环境公害之一。像日本的东京、我国的北京、上海和广州等大城市，地面道路交通和地下轨道交通网日益密集，离建筑物的距离越来越近，加上交通密度的不断增加，使得交通荷载引起的环境振动问题日益严重。仅就目前上海来说，随着地铁线路的增多，地下网状结构越来越复杂。作为公交线路主脉的地铁，所过之处势必是人口密集区，地铁不可避免地要穿行于房屋密集区，因而其对周边环境的影响日益严重，如北京西直门至颐和园轻轨快速交通系统可能对附近的文化和科研机构产生振动影响等。 

另外，人们对生活质量的要求也越来越高，即使是同样程度的振动，在过去可能不是问题，而现在越来越多地引起了公众的强烈反应。这些都对地面道路交通和地下轨道交通引起的建筑物振动的控制提出了新的要求，引起了世界各国研究人员的高度重视。 

由于地铁交通引发的建筑物振动受多种因素的影响，是一个极为复杂的振动传播过程，从地铁车辆自身振动开始，到地铁轨道、隧道道床、隧道结构、隧道周边地层条件、建筑基础和上部结构，如何较为合理的预估地铁交通引的 建筑物振动是一个相当困难的且急需解决的问题。 

发明内容

本发明提出一种地铁交通引起的邻近建筑振动三维频域分析方法，从而为预测地铁交通引起的邻近建筑物振动提供一种新的分析方法。 

为了达到上述目的，本发明提出一种基于现场实测道床加速度的地铁交通引起的邻近建筑振动三维频域分析方法，应用于预估地铁交通引起的邻近建筑物的振动，其包括下列步骤： 

第一阶段：现场实测地铁隧道道床振动加速度； 

第二阶段：建立道床-隧道衬砌-地层-建筑结构三维计算模型； 

第三阶段：计算不同频率的单位简谐荷载作用在隧道道床上时，引起的建筑物振动的传递函数； 

第四阶段：将第一阶段实测的道床振动加速度作为激励荷载，采用频域-时域转换的分析方法，求得建筑物多样本的加速度时程和振级。 

第五阶段：将振级计算结果与控制标准进行分析比较。 

本发明提出一种地铁交通引起的邻近建筑振动三维频域分析方法，结合相关的建筑物振动的控制标准，为预测地铁交通引起的邻近建物振动提供一种分析方法。 

附图说明

图1所示为本发明较佳实施例的地铁交通引起的邻近建筑振动三维频域分析方法流程图。 

图2所示为本发明较佳实施例的地铁隧道道床振动加速度现场实测示意图； 

图3所示为本发明较佳实施例的道床-隧道衬砌-地层-建筑结构三维计算模型示意图。 

图4所示为本发明较佳实施例的频域计算分析框图。 

图2中各标号的含义：1、道床，2、隧道衬砌，3、地层，4、轨道，5、加速度传感器。图2仅为示意图，尤其是对地层进行了截取，并不表示实际地层 的厚度以及水平方向的广度。 

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。 

本发明提出一种基于现场实测道床加速度的地铁交通引起的邻近建筑振动三维频域分析方法，从而为预测地铁交通引起的邻近建筑物振动提供一种实用的预估方法。其包括下列步骤： 

第一阶段S1：现场实测地铁隧道道床振动加速度； 

第二阶段S2：建立道床-隧道衬砌-地层-建筑结构三维计算模型； 

第二阶段S3：计算不同频率的单位简谐荷载作用在隧道道床上时，引起的建筑物振动的传递函数； 

第四阶段S4：将第一阶段实测的道床振动加速度作为激励荷载，采用频域-时域转换的分析方法，求得建筑物多样本的加速度时程和振级。 

第五阶段S5：将振级计算结果与控制标准进行分析比较。 

以下将分别对各个阶段进行详细描述。 

第一阶段S1：现场实测地铁隧道道床振动加速度。