高速列车振动对沿线居民的影响及应对措施(3)

高速列车振动对沿线居民的影响及应对措施(3)

2018-10-14 00:50:59  微科普
本文作者:同济大学 上海交通大学

2018-10-14 00:50:59
作者:同济大学 上海交通大学
来源:微科普
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另一方面,土体作为一种天然材料,其物理性质具有很强的空间变异性,而这种空间变异性对高速铁路沿线的振动强度有着不可忽略的影响。考虑到场地环境复杂、测量周期较长、实测数据干扰等原因,无论是现场试验中,抑或是理论模型中,均未能有效的考虑土体空间变异性所带来的影响。引入随机场理论以模拟土体的空间变异性,如图10所示,得到某一空间变异性水平条件下,环境竖向振动幅值随距离变化的可能区域。从而根据人们接受的可靠度水平,将振动传播规律的不确定性问题简化为确定性分析。
高速列车振动对沿线居民的影响及应对措施
(4)高铁运行引起的环境振动减振隔振措施
通过上述一系列试验可知,高速列车运行产生的振动波能量(特别对于高频振动)在路基系统及周围场地中随振源的距离增大迅速衰减,而低频衰减较慢,因此针对高铁运行产生的振动控制措施应主要针对低频进行。那么,可以采取哪些措施呢?
高速列车振动对沿线居民的影响及应对措施
首先尝试进行地基处理,利用CFG桩加固地基,通过有限元数值模拟研究地基处理置换率对地表振动治理的影响。如图11所示,假设地基处理宽度为4.2m;地基处理深度为10m;CFG桩复合地基置换率设为从10%到50%不等。通过计算发现,地基处理对近场高频振动的减小较为有效,随着地基处理置换率的增加,振级减小量最大可达4.55dB,然而对于低频振动的减振效果有限,并且考虑到其造价昂贵,性价比低,因此不建议通过提高地基处理置换率来减小场地地表振动。另一方面,可以考虑从周围场地的传播路径上入手,在高铁路基与建筑结构之间设置一道隔振屏障(如图12隔振空沟),隔离振动波能量的传播。同样,通过数值计算结果表明,沟深达到一定深度时,对高低频振动波能量均有较为理想的隔振效果。
总的来说,对于高速列车引起的周围环境振动问题,可以采用试验和数值模拟的方法,对振动波能量在路基和地基中的振动传播机理和规律进行研究,考虑空间变异性,通过随机场理论将不确定性问题简化为确定性分析,从而采用地基处理或隔振屏障等措施进行减振隔振,通过上述一系列分析可为高铁顺利建设提出参考与建议,从而为高铁沿线居民创造美好生活环境。
致谢
本文以国家重点基础研究发展计划(973)青年科学家专题项目“高速铁路软土路基长期运营沉降与环境振动控制”(项目编号:2014CB049100)的研究工作为契机,撰写此科普文章,为普及高铁环境振动的相关知识尽绵薄之力。

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