徐司慧， 周順華， 張小會， 肖軍華

(同濟(jì)大學(xué) 道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海201804)

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軌道交通與建筑物共建體振動影響因素分析

徐司慧， 周順華， 張小會， 肖軍華

(同濟(jì)大學(xué) 道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海201804)

摘要：采用車輛-軌道-隧道-土層-建筑物系統(tǒng)空間動力分析模型，對建筑結(jié)構(gòu)的振動影響因素進(jìn)行計(jì)算分析.結(jié)果表明：共建建筑物近振源區(qū)域以豎向振動為主，豎向振動加速度峰值約為水平向的1.6倍；共建建筑物結(jié)構(gòu)約束變化位置振動易發(fā)生突變；開間尺寸對結(jié)構(gòu)振動的影響主要體現(xiàn)在振動主頻上；隧道基底的加固程度對共建結(jié)構(gòu)1～5 Hz的低頻振動影響較大；建筑結(jié)構(gòu)的振級對列車速度的敏感性隨外部約束的增強(qiáng)而減小，降低車速可有效地減小建筑物近振源區(qū)域振級.

關(guān)鍵詞：城際鐵路； 矩形隧道； 扣件力； 車致振動

受城市規(guī)劃、軌道交通線路規(guī)劃等因素影響，越來越多的軌道交通隧道結(jié)構(gòu)與地上建筑進(jìn)行共建綜合開發(fā)，形成了軌道交通與建筑物共建體.相較于一般的環(huán)境振動問題，軌道交通與建筑物共建體的振動條件更加復(fù)雜，具體體現(xiàn)在：軌道交通線路與上部建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行剛性整體性聯(lián)結(jié)，振動衰減距離有限，部分建筑結(jié)構(gòu)振動加?。还步ǘ瓮ǔ榈罔F區(qū)間線路或者城際線路，車輛運(yùn)行速度高；受到建筑用地的限制，減振措施需考慮工程可實(shí)施性，常常只能采取軌道或隧道結(jié)構(gòu)減振.因此，為了同時(shí)滿足軌道交通與建筑共建體的各自功能，必須針對該共建體的振動特性開展系統(tǒng)研究.

目前，建筑結(jié)構(gòu)車致振動的研究多基于車輛-建筑物非共建工程[1]，試驗(yàn)和理論研究表明建筑物車致振動特性影響因素較多，涉及振源、傳播路徑、受振體3個(gè)方面.Vogiatzis[2-3]研究了列車荷載在地表的傳播規(guī)律及其對古建筑的影響，并提出了安裝浮置板結(jié)構(gòu)的減振方法.袁揚(yáng)等[4]通過室內(nèi)錘擊激勵試驗(yàn)和數(shù)值模擬，對不同振源特性下隧道-地層-建筑物體系的振動傳播途徑進(jìn)行了總結(jié).夏倩等[5]結(jié)合現(xiàn)場振動測試和數(shù)值分析，研究了地鐵振動對襯體結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律和影響因素.盛濤等[6]對地鐵隧道誘發(fā)的環(huán)境振動進(jìn)行了現(xiàn)場監(jiān)測，探索了地鐵振動在經(jīng)過襯砌、土層及建筑結(jié)構(gòu)的3層濾波效應(yīng)后,頻譜及振幅特性的衰減規(guī)律及對鄰近建筑物室內(nèi)舒適度的影響程度.雖然上述研究取得了一系列有益成果，但不能嚴(yán)格適用于軌道交通與建筑物共建體.韋凱等[7-9]基于上海某共建工程進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測與數(shù)值研究表明：鋼彈簧浮置板軌道基頻的選擇需要綜合考慮共建結(jié)構(gòu)型式、結(jié)構(gòu)剛度以及鋼彈簧支反力的時(shí)域與頻域特性.然而，該研究的振源主要為地鐵列車荷載，行車速度低，研究結(jié)果難以適用于高速列車與建筑共建工程.文獻(xiàn)[10-11]通過建立三維有限元模型研究了高速列車荷載作用下的共建結(jié)構(gòu)減振問題，但并未涉及建筑結(jié)構(gòu)自身振動特性分析，僅限于隧道結(jié)構(gòu)減振.文獻(xiàn)[12-13]的車致振動研究則主要針對列車-橋梁-建筑物系統(tǒng)，與本文的地下振源動力響應(yīng)不同.

本文針對某城際鐵路隧道與大型公共建筑物共建的振動問題，采用車輛-軌道-隧道-土層-建筑物耦合系統(tǒng)動力學(xué)方法，研究車輛振動激勵在建筑結(jié)構(gòu)中的傳播特征及開間尺寸、隧道基底剛度、列車速度等因素對結(jié)構(gòu)振動特性的影響，以期為軌道交通-建筑物共建體系的減振措施研究提供一定參考.

1　工程背景

某城際鐵路隧道與大型市政結(jié)構(gòu)共建工程，其中城際鐵路為四線矩形隧道，明挖法修建，最小凈埋深10.6 m，單洞凈寬10 m，凈高13 m.車輛為動力集中式高速列車，編組模式為一動六拖，每節(jié)車輛由4個(gè)輪對組成.軌道采用雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)行車速度為200 km·h-1.上部市政結(jié)構(gòu)長180 m，寬105 m，最大高度57 m.建筑物分為主樓和副樓，主樓為地上9層，地下1層，副樓為地上5層或地上3層，地下1層.共建段處，隧道部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)與建筑物基礎(chǔ)剛性聯(lián)結(jié)，城際鐵路線路走向垂直于建筑物長度方向.

隧道主要穿越土層為粗砂，局部穿越粉質(zhì)黏土，隧道底板主要坐落在粉質(zhì)黏土層中，結(jié)構(gòu)下臥粉質(zhì)黏土厚度分布較為均勻.表1為涉及土層的主要物理力學(xué)指標(biāo)，有限元數(shù)值分析中，對土層作適當(dāng)簡化，模擬區(qū)域的工程橫斷面如圖1所示.

表1　土層物理力學(xué)參數(shù)

圖1　結(jié)構(gòu)橫斷面圖

該共建體系的特點(diǎn)有：① 城際鐵路隧道結(jié)構(gòu)與建筑物基礎(chǔ)共建長度較大，達(dá)105 m；② 建筑物內(nèi)部開間尺寸差異較大，分別為5、7、10、14 m等；③ 城際鐵路為四線線路，線路數(shù)量多且行車速度高.考慮到該軌道交通-建筑物共建體系的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和減振制約性，需在工程完工之前對建筑結(jié)構(gòu)的振動特性及影響因素開展系統(tǒng)研究，以期為后續(xù)減振工作提供參考.

2　計(jì)算方法及模型

2.1車輛-軌道-隧道-土層-建筑物動力計(jì)算方法

共建結(jié)構(gòu)的車致振動分析采用車輛-軌道-隧道-土層-建筑物耦合系統(tǒng)動力學(xué)方法，將該系統(tǒng)分為2個(gè)子系統(tǒng)，即車輛-軌道子系統(tǒng)和隧道-土層-建筑物子系統(tǒng)，通過扣件力實(shí)現(xiàn)兩者的聯(lián)系和交互計(jì)算.

車輛-軌道子系統(tǒng)采用車輛-軌道垂向耦合動力學(xué)模型，其由車輛模型、軌道模型按照Hertz輪軌接觸關(guān)系聯(lián)系組成，如圖2所示.計(jì)算中考慮軌道隨機(jī)不平順，采用德國高干擾軌道譜[14].

車輛采用四軸二系懸掛模型，每節(jié)車輛都是由車體、轉(zhuǎn)向架、輪對及彈簧-阻尼器懸掛裝置組成的多自由度系統(tǒng)，其運(yùn)動方程可使用矩陣形式表達(dá)為

(1)

圖2　車輛軌道垂向耦合模型

共建工程中車輛模型計(jì)算參數(shù)見表2.

表2　車輛模型計(jì)算參數(shù)[13]

軌道模型中，將鋼軌視為無限長Euler梁模型，考慮邊界條件后，簡化為有限長簡支梁，其彈性由軌下膠墊提供，受力關(guān)系如圖3所示.

圖3　鋼軌受力分析模型

圖3中，Zr(x,t)為鋼軌垂向振動位移；Pj為輪軌作用力；N為鋼軌計(jì)算長度范圍內(nèi)的扣件結(jié)點(diǎn)數(shù)；Frsi為鋼軌第i個(gè)支點(diǎn)的扣件力，由鋼軌及軌下結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)兩部分組成，作為荷載輸入條件參與計(jì)算.共建工程中軌道模型的計(jì)算參數(shù)見表3[15].

隧道-土層-建筑物子系統(tǒng)采用三維有限元方法.扣件力由兩部分組成，分別為上述2個(gè)子系統(tǒng)在扣件處的振動響應(yīng)，表達(dá)式為

表3　軌道模型計(jì)算參數(shù)

(2)

2個(gè)子系統(tǒng)的求解均采用逐步法，時(shí)間積分步長需一致.計(jì)算流程為：在計(jì)算步Si內(nèi)，由上一計(jì)算步Si-1中的隧道在扣件節(jié)點(diǎn)處的速度和位移響應(yīng)以及鋼軌在扣件節(jié)點(diǎn)處的速度和位移響應(yīng)計(jì)算得到扣件力，將該扣件力施加于隧道-土層-接觸面-建筑物三維有限元模型中，進(jìn)而得到計(jì)算步Si中建筑物的振動響應(yīng).之后，在有限元模型中，隧道在扣件處的振動響應(yīng)會參與下一計(jì)算步Si+1中扣件力的計(jì)算，更新扣件力的值，進(jìn)而得到下一計(jì)算步Si+1建筑物的振動響應(yīng).依此往復(fù)，直至計(jì)算終了.

圖4為三維有限元網(wǎng)格圖，模型尺寸350 m×250 m×80 m(不含上部建筑物).土體及隧道結(jié)構(gòu)采用空間實(shí)體單元模擬，隧道襯砌密度為2.4×103kg·m-3,動彈性模量為45 MPa,動泊松比為0.3；建筑物梁和柱采用彈性梁單元模擬，通過設(shè)置梁單元的截面形式和尺寸模擬不同類別的梁、柱；墻體、樓板采用彈性殼單元模擬.模型的縱向網(wǎng)格尺寸取實(shí)際軌枕間距0.6 m，隧道及建筑物附近網(wǎng)格尺寸較密、遠(yuǎn)離隧道及建筑物時(shí)網(wǎng)格尺寸有所增大.模型材料采用線彈性材料，材料阻尼模型采用Rayleigh阻尼，邊界采用黏彈性邊界，計(jì)算步長為0.005 s.

2.2模型的驗(yàn)證

采用上述模型試算已建共建工程的振動響應(yīng)，并通過與實(shí)測值的比較檢驗(yàn)算法的可靠性.該案例為某地鐵車站與其上部辦公樓共建結(jié)構(gòu)，地面以上的七層混凝土框架結(jié)構(gòu)為某單位的辦公樓，地面以下雙層結(jié)構(gòu)為地鐵車站的站臺和站廳層，結(jié)構(gòu)橫斷面見圖5.

模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)的對比如圖6所示.由圖6可知，計(jì)算值與實(shí)測值吻合較好，中心頻率20 Hz以上區(qū)域較為一致，特別是在40～60 Hz頻段內(nèi)；4～20 Hz區(qū)域內(nèi)，兩者有所差異，這是因?yàn)闇y試時(shí)有少量小汽車通過，小汽車引起振動的主要頻段為8～20 Hz，而數(shù)值計(jì)算中沒有考慮該部分振動.

a 整體圖

b 局部圖

圖5　試算案例結(jié)構(gòu)橫斷面圖(單位：mm)

3　共建體系振動影響因素分析

3.1振源距離的影響

選取首層建筑物3個(gè)方向(橫向、縱向、豎向)的振動響應(yīng)分析振源距離對振動特性的影響，觀測點(diǎn)位于各樓層中央，如圖7所示.

圖8為不同振源距離下首層建筑物3個(gè)方向(橫向、縱向、豎向)的振動速度峰值響應(yīng).由圖8可知，振動速度以豎向?yàn)橹鳎瑱M向與縱向速度值相差不大.隨著振源距離增加，3個(gè)方向振動速度呈減小趨勢，其中，豎向速度變化幅度較大，衰減快，而水平向速度變化幅度較小.

a 站廳層

b 辦公樓第7層

圖7　觀測點(diǎn)分布說明

圖8　建筑物樓層振動速度峰值

圖9為3個(gè)方向加速度峰值隨振源距離的變化規(guī)律.由圖9可知，建筑物振動響應(yīng)的總體趨勢是隨著遠(yuǎn)離隧道中心線，振動響應(yīng)逐漸衰減，但豎向振動的衰減梯度要大于水平向振動.近振源處(振源距離小于60 m)，振動加速度以豎向?yàn)橹?，豎向振動響應(yīng)峰值約為水平向振動響應(yīng)峰值的1.6倍；水平2個(gè)方向的振動值相當(dāng).遠(yuǎn)離振源處(振源距離大于60 m)，3個(gè)方向的振動水平逐漸趨于一致.

圖9　建筑物樓層振動加速度峰值

由圖8和9可知，建筑物的振動速度和振動加速度均在距振源不同位置發(fā)生突變，其中振動加速度的突變情況更為明顯，豎向及縱向加速度在116 m處突然增大，橫向加速度在80、136 m兩處突變.進(jìn)一步分析振動突變的位置可發(fā)現(xiàn)，突變點(diǎn)多集中于建筑物結(jié)構(gòu)約束變化的位置：一方面，當(dāng)結(jié)構(gòu)屬于墻邊自由約束(如136 m處)時(shí)，其效應(yīng)對振動有傳遞作用，衰減樓板振動[5]；另一方面，無論是墻邊自由約束還是墻邊部分約束(如80、116 m處)，約束情況的改變均會導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)剛度的變化，從而引起自振頻率的變化，容易導(dǎo)致樓板的局部共振，對振動有局部放大作用.表4列出了建筑物結(jié)構(gòu)約束改變位置振動加速度的變化情況，可以看出，最大突變值達(dá)到50.7 mm·s-2.由此可認(rèn)為，建筑物結(jié)構(gòu)振動強(qiáng)度易在結(jié)構(gòu)約束變化處發(fā)生突變，因此需合理分配各區(qū)域的使用功能.

表4　結(jié)構(gòu)約束突變位置振動響應(yīng)

注：表中正值表示該點(diǎn)振動加速度變大.

3.2開間尺寸的影響

因功能需要，建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，開間尺寸差異較大，而開間大小對建筑結(jié)構(gòu)振動的影響不容忽視.選取6個(gè)典型開間(編號一至編號六)分析開間大小對建筑物結(jié)構(gòu)振動特性的影響，其結(jié)構(gòu)參數(shù)見表5.

表5　各編號所在結(jié)構(gòu)參數(shù)

圖10為上述6處結(jié)構(gòu)的豎向振動加速度頻譜曲線.圖中S開間表示開間尺寸，L振源表示距振源距離.分析圖10可得：

當(dāng)開間尺寸及樓層相同時(shí)，結(jié)構(gòu)振動主頻相近，如圖10a、b所示，此時(shí)振動均集中于4個(gè)頻段，分別是20～25 Hz、30～40 Hz、55 Hz以及70～80 Hz；當(dāng)開間尺寸不同、樓層相同時(shí)，結(jié)構(gòu)振動頻率分布特性差異較大，振動主頻隨開間尺寸的增大向低頻移動，如圖10d、e所示.

當(dāng)振源距離和開間尺寸相同時(shí)，結(jié)構(gòu)振動主頻相近(見圖10b、c)；當(dāng)開間尺寸不同、振源距離相同時(shí)，結(jié)構(gòu)振動頻率分布差異較大(見圖10e、f)，振動主頻隨開間尺寸的減小向高頻移動.

由圖10可知，共建結(jié)構(gòu)的車致振動頻率分布特性除了與振源有關(guān)外，也很大程度受建筑物開間尺寸的影響.城際列車引起的建筑物結(jié)構(gòu)振動頻率主要集中于20～80 Hz，其中，建筑物開間大小對結(jié)構(gòu)振動的影響主要體現(xiàn)在振動主頻上，與振動幅值無明顯相關(guān)關(guān)系，開間尺寸大，振動主頻小，反之開間尺寸小，振動主頻大.

3.3隧道基底剛度的影響

考慮不同加固方案下隧道基底剛度對共建體系車致振動的影響，加固對象均為隧道基底所在的粉質(zhì)黏土層，橫向加固長度38 m，加固深度16 m(見圖11).加固程度的不同，對應(yīng)的剛度也不相同，在計(jì)算中主要體現(xiàn)在加固模量的變化，各方案的等效模型參數(shù)見表6.

圖12為建筑物樓層豎向及水平向振動加速度功率譜曲線.由圖12可知，隧道基底剛度對建筑物結(jié)構(gòu)5～100 Hz頻率范圍的振動影響較小，而對0.1～5 Hz頻段的振動影響較大.

圖13為建筑物樓層豎向和水平向1/3倍頻程振級圖.由圖13可知，1～5 Hz的低頻范圍內(nèi)，隧道基底剛度對于建筑物結(jié)構(gòu)振動加速度的影響較大，其中豎向加速度可達(dá)10～15 dB，水平向振動加速度可達(dá)5～10 dB，而5～100 Hz范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)振動則基本不受基底剛度的影響.建筑物結(jié)構(gòu)的自振頻率較低，在低頻范圍的受迫振動易發(fā)生“合拍”現(xiàn)象，故基底剛度對于低頻范圍振動有較大影響這一規(guī)律對于結(jié)構(gòu)振動避開共振頻率有著重要的意義.

a 開間一

b 開間二

c 開間三

d 開間四

e 開間五

f 開間六

圖11　隧道基底加固區(qū)域示意圖

方案編號彈性模量/MPa密度/(kg·m-3)泊松比一1219000.3二3019000.3三10019000.3四26019000.3

3.4列車速度的影響

圖14為建筑物不同位置振動響應(yīng)隨速度的變化情況，其中列車速度分別為120、160和200 km·h-1，圖中各分析點(diǎn)依據(jù)振源距離和結(jié)構(gòu)約束程度劃分成3類(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)).

由圖14可知，隨著車速降低，建筑物近振源區(qū)域振動明顯減弱，I區(qū)(最靠近隧道區(qū)域)的振級在低速時(shí)小于其他2種速度下的振級，平均振級減小值達(dá)到4.3 dB，單個(gè)位置減小值達(dá)到8 dB.然而，當(dāng)振源距離增加時(shí)，建筑物部分區(qū)域的振級在低速時(shí)增大，如Ⅱ區(qū)范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)在低速時(shí)的振級反而高于其他2種速度，平均振級增大值達(dá)到3.3 dB，單個(gè)位置增大值可達(dá)到5 dB.

進(jìn)一步分析單個(gè)位置的振級變化幅度可知，建筑物不同區(qū)域?qū)λ俣茸兓拿舾谐潭扔兴町?Ⅱ區(qū)所在建筑物對列車速度的變化較為敏感，同一位置由于速度不同導(dǎo)致的振級變化值為4～7 dB，而Ⅲ區(qū)內(nèi)建筑物振級受速度變化影響最小，同一位置由于速度不同導(dǎo)致的振級變化值僅0～1.2 dB.上述現(xiàn)象與建筑結(jié)構(gòu)自身剛度差異有關(guān)：Ⅲ區(qū)位于建筑物主樓高層結(jié)構(gòu)區(qū)的中間部位，結(jié)構(gòu)4邊墻邊全約束，外部制約大，而Ⅱ區(qū)所在建筑物為1邊或2邊自由約束，顯然，增加外部約束實(shí)則是增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度，而剛度變化會引起建筑結(jié)構(gòu)自振頻率的改變，最終影響建筑物振級對速度的敏感性.

a 豎向振動加速度功率譜

b 水平向振動加速度功率譜

a 豎向加速度1/3倍頻程振級

b 水平向加速度1/3倍頻程振級

圖14　速度對建筑物振動的影響

4　結(jié)論

(1) 城際列車運(yùn)行引起的共建建筑物近振源區(qū)域以豎向振動為主，豎向振動加速度響應(yīng)峰值約為水平向的1.6倍；結(jié)構(gòu)約束變化位置振動易發(fā)生突變，最大突變值達(dá)到50.7 mm·s-2.

(2) 城際列車引起的建筑物結(jié)構(gòu)振動頻率主要集中于20～80 Hz，其中，建筑物開間大小對結(jié)構(gòu)振動的影響主要體現(xiàn)在振動主頻上，與振動幅值無明顯相關(guān)關(guān)系，開間尺寸大，振動主頻小，反之開間尺寸小，振動主頻大.

(3) 隧道基底的加固程度對共建結(jié)構(gòu)的低頻振動影響較大，主要影響頻段為1～5 Hz.

(4) 建筑物結(jié)構(gòu)的振級對列車速度的敏感性隨外部約束的增強(qiáng)而減小，降低車速可有效減小建筑物近振源區(qū)域振級.

參考文獻(xiàn):

[1]姚錦寶,夏禾,陳建國,等. 列車運(yùn)行對附近建筑物振動影響的試驗(yàn)研究和數(shù)值分析[J]. 中國鐵道科學(xué),2009,30(5):129.

YAO Jinbao, XIA He, CHEN Jianguo,etal. Numerical analysis on the high rise building vibrations induced by moving trains[J]. China Railway Science, 2009,30(5):129.

[2]Vogiatzis K. Noise and vibration theoretical evaluation and monitoring program for the protection of the ancient Kapnikarea church from Athens metro operation[J]. International Review of Civil Engineering, 2010,1(5):328.

[3]Vogiatzis K. Protection of the cultural heritage from underground metro vibration and ground-borne noise in Athens centre: the case of the Kerameikos archaeological museum and Gazi cultural centre[J]. International Institute of Acoustics and Vibration,2012,17(2):59.

[4]袁揚(yáng),劉維寧,王文斌. 地鐵交通引起環(huán)境振動傳遞特性試驗(yàn)研究[J]. 鐵道學(xué)報(bào),2014,36(4):99.

YUAN Yang, LIU Weining, WANG Wenbin. Experiments on environmental vibration propagation characteristics induced by metro traffic[J]. Journal of the China Railway Society, 2014,36(4):99.

[5]夏倩,屈文俊. 地鐵振動對既有砌體結(jié)構(gòu)影響規(guī)律及因素?cái)?shù)值分析[J]. 振動與沖擊,2014, 33(6):189.

XIA Qian, QU Wenjun. Numerical analysis on metro train-induced vibrations and their influences and affecting factors on existing masonry building[J].Journal of Vibration and Shock, 2014, 33(6):189.

[6]盛濤,張善莉,單伽鏗,等. 地鐵振動的傳遞及對建筑物的影響實(shí)測與分析[J]. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2015,43(1):54.

SHENG Tao, ZHANG Shanli, SHAN Jiakeng,etal. In-situ measurement and analysis of subway vibration’s transmission and the influence to nearby buildings[J]. Journal of Tongji University :Natural Science, 2015,43(1):54.

[7]周萌,韋凱,周順華,等.軌道型式對地鐵與建筑物共建結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)的影響[J]. 中國鐵道科學(xué), 2011,32(2):33.

ZHOU Meng, WEI Kai, ZHOU Shunhua,etal. Influence of different track types on the vibration response of the jointly-built structure of subway and the buildings [J]. China Railway Science, 2011, 32(2):33.

[8]韋凱，周順華，翟婉明，等. 地鐵與建筑物合建中不同固有頻率鋼彈簧浮置板軌道的適用性分析[J]. 土木工程學(xué)報(bào), 2011, 44(11):134.

WEI Kai, ZHOU Shunhua, ZHAI Wanming,etal. Applicability of steel-spring floating-slab tracks of different natural frequencies for integrated metro-and-building structures [J]. China Civil Engineering Journal, 2011, 44(11): 134.

[9]韋凱，周順華，翟婉明，等. 地鐵-建筑物合建結(jié)構(gòu)中鋼彈簧浮置板軌道基頻優(yōu)選影響因素[J]. 中國鐵道科學(xué), 2011, 32(4): 8.

WEI Kai, ZHOU Shunhua, ZHAI Wanming,etal. The influencing factors of natural frequency optimization for steel-spring floating slab track in the metro-building integrated structure [J]. China Railway Science, 2011, 32(4): 8.

[10]周順華,張小會,楊新文,等. 軌道交通隧道基底剛度對共建結(jié)構(gòu)的振動影響分析[J]. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014,42(6):887.

ZHOU Shunhua, ZHANG Xiaohui, YANG Xinwen,etal.Effects of railway tunnel foundation stiffness on vibration response of tunnel-building integrated structure[J]. Journal of Tongji University: Natural Science, 2014,42(6):887.

[11]HOU Bowen, GAO Liang, XIN Tao,etal. Prediction of structural vibrations using a coupled vehicle-track-building model[J].Journal of Rail and Rapid Transit,2016,230(2):510.

[12]楊娜,劉振林,郭婷,等.“房橋合一”軌道層結(jié)構(gòu)車致振動響應(yīng)測試研究[J].中國鐵道科學(xué),2013,34(2):29.

YANG Na, LIU Zhenlin, GUO Ting,etal. Field measurement and analysis of train-induced vibration of “building-bride integration” structure[J]. China Railway Science,2013, 34(2):29.

[13]朱志輝，余志武，朱玉龍，等. 車-橋振動誘發(fā)周圍環(huán)境及建筑物振動的分析[J].鐵道學(xué)報(bào)，2013, 35(4) :102.

ZHU Zhihui, YU Zhiwu, ZHU Yulong,etal. Analysis on environment and building vibration induced by passing trains on bridge structures[J]. Journal of the China Railway Society, 2013,35(4):102.

[14]翟婉明. 車輛-軌道耦合動力學(xué)[M].4 版. 北京:科學(xué)出版社,2015.

ZHAI Wanming. Vehicle-track coupling dynamics[M]. 4th ed. Beijing; Science Press, 2015.

[15]楊新文,宮全美,周順華,等.高速列車作用下雙塊式無砟軌道與路基垂向耦合振動分析[J].鐵道學(xué)報(bào),2014,36(8):75.

YANG Xinwen, GONG Quanmei, ZHOU Shunhua,etal. Analysis on vertical vibration of coupled double-block ballastless track and subgrade system under high-speed train running[J]. Journal of the China Railway Society, 2014,36(8):75.

收稿日期：2015-11-03

通訊作者：周順華(1964—)，男，教授，博士生導(dǎo)師，工學(xué)博士，主要研究方向?yàn)槌鞘熊壍澜煌ńY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及地下工程.

中圖分類號：U213.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Analysis on Influencing Factors of Vibration of Rail Transit-building Integrated Structure

XU Sihui, ZHOU Shunhua, ZHANG Xiaohui, XIAO Junhua

(Key Laboratory of Road and Traffic Engineering of the Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 201804, China)

Abstract：A vehicle-track-tunnel-soil-building spatial coupling model was proposed to analyze influencing factors of vibration of integrated structure, which is composed of intercity railway tunnel and big public building. The results show as follows: the vertical vibration is dominated in the nearby area of vibration source, and the vertical vibration acceleration amplitude is about 1.6 times of transverse vibration. The vibration intensity is more easily changed when the structure constraint condition alters. Room size has an effect on the dominant vibration frequency. The vibration of building structure changes with the stiffness of tunnel foundation, mainly in 1～5 Hz.The sensitivity of vibration level to velocity is lower when the structure constraint becomes stronger. The vibration in the nearby area of vibration source can be attenuated by decreasing velocity.

Key words：intercity railway; rectangular tunnel; fastener force; train-induced vibration

第一作者： 徐司慧(1991—)，女，博士生，主要研究方向?yàn)檐囕v軌道動力學(xué). E-mail:xsyh1234@163.com

E-mail:zhoushh@#edu.cn