[发明专利]轨道交通结构的减振方法

说明书

一种轨道交通结构的减振方法，其包括如下步骤：步骤一：在支撑车轮的轨道下设有轨道结构，所述轨道结构的下方设置柱支撑的结构板，所述结构板和下方的结构底板之间设有多个支撑柱，由此将由车辆的车轮与轨道撞击产生的振动能量的传播方式，由面式传播变为点式传播，进行振动能量的第一次消减；步骤二：所述支撑柱为多层圆柱结构，所述多层圆柱结构内设有多层依次套设的钢筋混凝土结构，在各钢筋混凝土结构之间设有圆环状的耗能层，对顺柱传递出去的振动能量进行吸收，从而延振动能量传播途径进行第二次振动消减；步骤三：在站台板下设置耗能球；由此，本发明使轨道交通沿线大量建筑结构获得良好的减振效果。而地面建筑设置水平隔振层、新建建筑周边设置周期性排桩的方式仅能使个别建筑结构获得减振效果。轨道交通结构下方设置减震垫的方式亦离振源相对较远，仅能消减通过结构底板向土体传播的振动能量。工程造价低，相比轨道减振一次性投入费用少，且不需要养护和更换成本。

技术领域

本发明涉及轨道交通减振的技术领域，尤其涉及一种轨道交通结构的减振方法。

背景技术

轨道交通因可以解决城市的道路堵塞与空气污染等问题，同时具备能耗低、快捷方便准时的优点，在全世界范围得到大力发展。在我国，随着综合国力的增强及城镇化进程的加速，轨道交通在我国取得了迅猛的发展，目前我国轨道交通运营总里程已位居世界首位，并远超第二名。随着运营里程的增加及运营经验的积累，轨道交通引起的环境振动问题日益突出。高速运行中车辆与轨道的相互作用产生振动, 通过结构传递到周围的地层并经过地层向四周传播,或直接传给相连接的结构，激励附近地下结构或地面建筑物产生振动，从而对建筑物的结构安全以及建筑物内居民的工作和生活产生影响。因振动问题影响的复杂性，国际上已经把振动同大气污染共同列为七大环境公害。如日本的《公害对策基本法》规定必须采取有效措施加以限制振动强度，而且在日本《限制振动法》中,对轨道交通振动提出严格的要求以保护生活环境和人民的健康。轨道交通振动的危害主要体现在以下几个方面。

(1)轨道交通运营时长为365天/年，16～18小时/天，对沿线环境有着持续性的影响。

(2)轨道交通引发的振动降低了沿线居民的生活品质，影响了居民的生理与心理健康，轨道交通振动经土体传播到地表后的频率主要在0～200Hz，集中在20Hz左右。根据《城市区域环境振动标准》与《机械振动与冲击人体暴露在全身振动的评价》等规范，影响人体舒适与健康的振动频率范围为0.5Hz～80Hz，因此长期处于轨道交通振动环境内的居民会因振动强度的不同而受到不同程度的伤害。居民一旦感受到振动，就易产生心情烦躁、心理失衡等不良反应，工作效率也会随之下降，从而长期处于亚健康状态。

(3)轨道交通振动影响沿线建筑的安全，轨道交通产生的振动激励附近地下结构或地面建筑物产生振动，长期作用下建筑物(尤其是古建筑)将产生动力疲劳和应力集中，降低结构薄弱部位的耐久性，减少建筑的使用年限，甚至引起建筑局部或整体的动力失稳与损坏，如墙体开裂、地基液化或基础不均匀沉降，最终导致建筑物倾斜与倒塌。例如：捷克轨道交通附近砖石结构的古建筑因轨道交通振动而产生裂缝，其中布拉格、哈斯特帕斯和霍索夫等地甚至发生了由于裂缝不断扩大导致古教堂倒塌的恶性事件。北京地铁3号线、6号线、8 号线、16号线等多条线路为确保古建筑不发生损伤而被迫改线；在广州、西安等古老城市，为了绕避这类环境振动敏感建筑而被迫调整路网的案例比比皆是。

(4)轨道交通振动影响沿线精密仪器与设备的正常工作，精密仪器对环境振动的要求较高，《电子工业防微振工程技术规范》中规定精密仪器的振动速度允许值为0.05mm/s^2，其中纳米研发装置的允许值仅为0.178*10-3mm/s^2。根据西南大学牵引动力国家重点实验室与北京工业大学联合调查发现：当列车运行时速为80km/h速度时，距离轨道中心线50m的地表振动加速度可达50mm/s^2，远大于精密仪器的振动要求。环境振动将引起仪器读数不准，并且造成机械疲劳与磨耗，进而引发事故。例如：当环境振动加速度大于 0.314mm/s^2时，电子显微镜将无法使用，灵敏继电器将失效，精密机床的工作精度将下降，车床的刀具使用寿命将减小。环境振动过大甚至会导致零件变形过大而断裂，机械设备发生破坏，从而造成重大事故。