地铁运行引起邻近建筑振动影响因素分析

摘要

为研究地铁列车运行引起邻近建筑振动的响应因素，建立了车辆-轨道-隧道-土体-建筑的三维数值模型。以郑州地铁某线路邻近7层建筑现场实测振动数据为校核标准，验证了模型的准确性和假定的合理性。采用控制变量法，分析了车速、隧道与建筑距离、隧道埋深、岩土性质、楼层数、楼板厚度、基础类型和桩基长度等因素对建筑物振动的影响。研究结果表明，土体硬度增加，土的波阻抗提高，地铁列车引起的振源强度降低，地铁振动波的传播耗能提高，从而使得建筑各楼层振级均显著降低；列车车速增大，轮轨之间冲击力增加，地铁列车引起的振源强度提高，建筑各楼层振级均显著增大；增加隧道埋深、加大建筑与振源之间距离，可有效地衰减地铁运行产生的振动能量；增加建筑层数可增大建筑的整体自重，增大楼板厚度可提高建筑结构的整体刚度，进而有效地消耗地铁振动引起的结构二次振动能量；采用桩基础，可提高土体对建筑-桩基的约束，增大建筑对列车振动的抑制作用，各楼层的振级显著降低，但增加桩长，建筑-桩基的约束作用提高有限，而地铁运行产生的振动波经土体传递至桩基的路径变短，土体对振动能量的衰减作用减弱，各楼层的振级反而有所放大。研究结果对地铁线路设计、工程建设和振动控制评价有一定指导意义。

关键词

地铁 / 建筑振动 / 振级 / 数值模拟 / 控制变量法 / 影响因素

基金资助

国家自然科学基金项目(51278467); 铁科院集团公司重大基金项目(2022YJ296); 河南省科技攻关项目(242102240019)