[发明专利]地铁沿线建筑物隔振结构及有限元仿真方法

说明书

本发明涉及地铁沿线建筑物隔振结构及有限元仿真方法，属于土木工程隔振减振技术领域。包括既有地铁隧道盾构结构以及建筑物，既有地铁隧道盾构结构内设置有钢弹簧浮置板减振道床，减振道床上铺设有钢轨，钢轨与减振道床通过扣件固定连接，在建筑物基坑底部和基坑侧壁设置有减振垫板，至少50％以上面积的基坑底部和侧壁铺设有减振垫板；同时，在地铁盾构结构与建筑物基坑中间还设置有隔离桩或混凝土隔离墙。本发明通过精确有限元分析模拟以及实测，其能够有效的解决地铁诱发振动对临近建筑物造成的振动和噪声，室内振动满足《城市区域环境振动标准》(GB10070‑88)要求。

技术领域

本发明涉及一种隔振结构，特别是地铁沿线建筑物隔振结构及有限元仿真方法，属于土木工程隔振减振技术领域。

背景技术

随着轨道交通的迅速发展，机车车辆与轨道结构之间的动态相互作用日益增强，由此而引发的邻近建筑物的振动问题也更加严重。列车沿轨道线路运行时，由轨道不平顺而激发的轮轨动荷载使车辆-轨道系统产生振动，振动经由道砟、路基向土体远处辐射传播，从而使轨道周边建筑物产生振动。列车、轨道结构、站房结构、上部建筑结构和周围土体的耦联振动属于大型复杂开放系统动力问题，其中轮轨相互作用是列车和工程结构的连接纽带，因此可以将整个系统分解为列车-轨道耦联子系统和轨道-站房结构-土体耦联子系统。通过列车-轨道耦联子系统得到作用在轨道结构的激振力，即振动源部分；再将激振力作用到轨道-站房-土体耦联子系统进行振动反应分析。

在地铁运营期间，产生的振动通过地铁基础发散传播至周边土体，再经过地基传播至建筑物基础及上部结构。上部结构在受到地铁诱发振动后会产生二次振动与噪声，影响正常使用及舒适性。因此有必要对地铁诱发振动进行分析并采取一定减隔振措施。

发明内容

为解决现有技术的上述不足，本发明提出了一种地铁沿线建筑物隔振结构及有限元仿真方法，用以解决地铁诱发振动对临近建筑物造成的振动和噪声影响及仿真问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下：

地铁沿线建筑物隔振结构，包括既有地铁隧道盾构结构以及建筑物，既有地铁隧道盾构结构内设置有道床，道床上铺设有钢轨，钢轨与道床通过扣件固定连接，在建筑物基坑底部和基坑侧壁设置有减振垫板，至少50％以上面积的基坑底部和侧壁铺设有减振垫板；同时，在地铁盾构结构与建筑物基坑中间还设置有隔离桩或混凝土隔离墙。

进一步地，所述隔离桩桩径0.5-1m，桩距0.5-1.3m，隔离桩水平方向两侧超出基坑边缘各大于5m，竖直方向超出地铁隧道盾构结构深度大于5m。

进一步地，所述隔离桩为两排，且交错设置。

进一步地，所述混凝土隔离墙宽1-1.5m，长50-80m，深25-50m，混凝土隔离墙水平方向两侧超出基坑边缘各大于5m，竖直方向超出既有地铁隧道盾构结构深度大于5m。

进一步地，所述基坑底部减振垫板厚度不小于25mm，基坑侧壁减振垫板厚度不小于20mm。

进一步地，所述减振垫板为橡胶减振支座、橡胶泡棉板。

进一步地，所述减振垫板与基坑底部和侧壁的石膏板相连接。

进一步地，在地铁盾构结构与建筑物基坑中间设置有隔振沟，所述隔振沟的深度根据地铁振动产生的表面波的波长确定，其深度不小于表面波的波长；所述隔振沟水平方向两侧超出基坑边缘各大于5m，竖直方向超过既有地铁隧道盾构结构深度大于5m。

进一步地，道床为钢弹簧浮置板减振道床。

上述地铁沿线建筑物隔振结构的有限元仿真方法，包括如下步骤

(一)基本假设

在建立有限元数值仿真模型前,做出如下简化假设为：