西安地铁列车振动对钟楼影响的研究

论文摘要

本文以西安地铁2号线和6号线运营对钟楼的振动影响为背景,研究地铁列车引起的振动作用下钟楼结构地基的动力响应规律。对国内外振动对建筑结构安全影响控制标准进行了详细的综述,对标准中的各种规定和限值进行了分析、比较和总结,为地铁列车振动对古建筑影响预测研究的控制标准提供重要的依据。对钟楼进行了现况勘察,对钟楼木结构受力体系稳定性和钟楼台基稳定性进行了评估。查明了钟楼区域概况,并通过现场勘察、调查和测试,对钟楼台基土和地基土土层结构和工程性质进行描述分析评价,为预测地铁运营引起的振动对钟楼影响的研究提供了数据和资料。根据北京地铁列车振源的现场测试数据,将测得的轨道加速度进行数定分析,建立地铁列车的振动简化模型,通过分析得到地铁列车振动模拟荷载。然后通过保谱变换,得到可用于计算的列车荷载。将此荷载施加在轨道结构上,最终得到土层和建筑物中的振动响应。通过现场测试验证了模型所采用的模型参数、边界处理和列车荷载的合理性。本文采用MIDAS/GTS软件对地铁列车荷载作用下不同减隔振工况的轨道—隧道—隔振桩—土体体系进行了三维有限元计算,对西安地铁2号线和6号线在采取不同减隔振措施下对钟楼台基地面点的振动响应进行了计算和对比分析,从而得到各减隔振措施的减振效果。本文的研究方法为研究列车振动对邻近古建筑的影响预测研究提供了重要参考。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 列车运行时引起的振动对邻近建筑结构的影响
• 1.3 国内外有关地铁列车振动的研究现状
• 1.3.1 振源机制研究
• 1.3.2 振动传播规律的研究
• 1.3.3 列车引起的振动对环境影响的研究
• 1.3.4 减振措施的研究
• 1.4 环境振动中古建筑的防振保护
• 1.5 尚存在的问题
• 1.6 本文的主要工作和研究方法
• 2 建筑结构安全振动控制标准
• 2.1 ISO推荐的建筑振动标准
• 2.2 我国规定的建筑物振动容许值
• 2.3 德国标准DIN4150-3-1999
• 2.4 英国标准BS7385-2
• 2.5 日本烟中元弘归纳的建筑物容许振动界限
• 2.6 瑞士标准SN640312-1992
• 2.7 待公布的我国古建筑防工业振动规范
• 2.8 国家文物局
• 2.9 建筑物抗振动控制标准汇总
• 3 研究背景与调查
• 3.1 研究背景
• 3.2 研究目的和意义
• 3.3 现况调查
• 3.3.1 钟楼概况
• 3.3.2 历年维修纪录
• 3.3.3 钟楼现状勘察
• 3.3.4 现场勘察的内容
• 3.3.5 变形勘察及检测
• 3.3.6 槛墙及木构件材料强度检测
• 3.3.7 木结构受力体系稳定性评估
• 3.3.8 钟楼台基稳定性评估
• 3.3.9 钟楼本体稳定性评估
• 3.3.10 钟楼安全稳定性加固方案及建议
• 3.4 地质勘查
• 3.4.1 勘察目的与工作内容
• 3.4.2 勘察目的
• 3.4.3 勘察工作内容
• 3.4.4 钟楼区域环境概况
• 3.4.5 钟楼台基及地基土层岩性特征
• 3.4.6 钟楼台基及地基勘察结论
• 4 地铁2号线和6号线对钟楼地基动态响应预测
• 4.1 概述
• 4.1.1 预测研究内容
• 4.1.2 研究方法
• 4.2 钟楼振动分析三维动力有限元建模
• 4.2.1 地层参数
• 4.2.2 模型及单元参数
• 4.2.3 边界条件
• 4.2.4 阻尼特性
• 4.2.5 模态分析
• 4.3 列车荷载模拟
• 4.3.1 钢轨实测数据来源
• 4.3.2 轨道振动加速度数定
• 4.3.3 地铁列车简化模型
• 4.3.4 列车振动荷载的确定
• 4.4 动力响应的试算分析
• 4.5 动力响应的计算分析
• 4.5.1 工况一速度响应预测
• 4.5.2 工况二速度响应预测
• 4.5.3 工况三速度响应预测
• 4.5.4 工况四速度响应预测
• 4.5.5 工况五速度响应预测
• 4.5.6 工况六速度响应预测
• 4.6 总体预测结论
• 4.6.1 动力响应结果
• 4.6.2 振动影响分析
• 5 结论与展望
• 5.1 本文主要研究内容及结论
• 5.1.1 总结了国内外建筑结构安全振动控制标准
• 5.1.2 西安钟楼现况勘察
• 5.1.3 地铁2号线和6号线对钟楼动态影响研究
• 5.2 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集