謝天立+吳杰+李小雨+湯旭

摘 要：襄陽市跨越式發(fā)展的進(jìn)程中，道路交通系統(tǒng)發(fā)展迅速，新建成的漢江三橋和勝利街立交橋就是襄陽市交通系統(tǒng)快速發(fā)展的一個(gè)縮影。而隨著公共交通的發(fā)展，交通運(yùn)營所產(chǎn)生的環(huán)境振動(dòng)也日益凸顯。為此，本文對(duì)襄陽市交通引發(fā)環(huán)境振動(dòng)調(diào)查與防治措施進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：交通車輛；環(huán)境振動(dòng)調(diào)查；現(xiàn)狀

資助項(xiàng)目：湖北文理學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目（201510519050）

1 襄陽市交通引發(fā)振動(dòng)與噪聲的現(xiàn)狀

車輛通過道路減速帶、高架橋、橋梁時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的振動(dòng)，我國“城市環(huán)境振動(dòng)測(cè)試方法”（GB10071-88）中規(guī)定交通干線兩側(cè)或商業(yè)、混合區(qū)振動(dòng)限制標(biāo)準(zhǔn)：晝間不超過75Db，夜間不超過72dB。據(jù)測(cè)量結(jié)果，當(dāng)貨車等重型車輛通過道路時(shí)，引起的環(huán)境振動(dòng)頻率主要集中在3-10Hz，緊鄰道路的建筑物的各樓層會(huì)產(chǎn)生均值在80-90dB的振動(dòng)，由此可見，交通荷載引起的環(huán)境振動(dòng)已遠(yuǎn)超國家有關(guān)規(guī)定。

襄陽市由于漢江的穿城而過，橋梁是交通系統(tǒng)中必不可少的，已有的一橋、二橋、三橋、魚梁洲大橋以及規(guī)劃中的四橋和五橋，再加上勝利街立交橋，可見襄陽市橋梁眾多。圖1為襄陽市的部分橋梁。而車輛通過橋梁時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯振動(dòng)，橋梁振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，頻率主要分布在100Hz以下，屬于低頻噪聲。與一般噪聲相比，這種噪聲的部分頻率低于可聽，不能依靠聽覺來判斷，聲源確定比較困難，而且波長(zhǎng)較長(zhǎng)、衰減緩慢，缺乏隔音手段，長(zhǎng)期居住在低頻振動(dòng)與噪聲環(huán)境中的人容易產(chǎn)生莫名其妙的失眠、頭痛、耳鳴、胸悶、腹部壓迫感等心理和生理癥狀，對(duì)身體健康有比較大的危害。

2 交通振動(dòng)與噪聲對(duì)居民生產(chǎn)生活及建筑物安全性的影響

2.1 環(huán)境振動(dòng)對(duì)居民生活的影響

環(huán)境振動(dòng)對(duì)居民的生理和心理都會(huì)產(chǎn)生不良影響。人體是各器官組成的有機(jī)體，不同的器官有各自的自振頻率，尤其是胸部?jī)?nèi)臟，它的自振頻率為4-6HZ，如果環(huán)境振動(dòng)頻譜含有上述頻段，將引起居民頭暈等不舒服癥狀。為了評(píng)價(jià)在頻率為1～80Hz振動(dòng)作用下的人體舒適度，國際標(biāo)準(zhǔn)組織發(fā)布了多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，如ISO2631（全身振動(dòng)暴露度評(píng)價(jià)指南）等，其相關(guān)方法被普遍接受并廣泛采用。

在我國，建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)舒適度問題長(zhǎng)期以來是一個(gè)被忽視的問題，然而，隨著我國社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，必須注意到以下幾個(gè)事實(shí)〔1〕人民生活水平的普遍提高，人對(duì)生產(chǎn)、生活環(huán)境質(zhì)量的要求也不斷提高，對(duì)于同樣水平的振動(dòng)，過去可能不被認(rèn)為是什么問題，而現(xiàn)在卻越來越多地引起公眾的強(qiáng)烈反應(yīng)，這就使得由于振動(dòng)導(dǎo)致的人體舒適性問題逐步地體現(xiàn)出來。（2）住房制度的改革、福利分房向貨幣化分房轉(zhuǎn)變，使得人們對(duì)住房這項(xiàng)固定資產(chǎn)的關(guān)注程度大大提高了，而國外的研究表明，由于對(duì)資產(chǎn)關(guān)注程度的不同，自有房屋的居住者比租賃房屋的居住者更喜歡抱怨振動(dòng)引起的舒適度問題，可以預(yù)見，由于住房制度的改革，我國居民對(duì)房屋振動(dòng)舒適性功能的要求將會(huì)更加挑剔。（3）投訴機(jī)制的完善使得廣大消費(fèi)者有了更多的投訴渠道，與此同時(shí)，一向不愛惹麻煩、打官司的中國人也越來越懂得和喜好用投訴方式來主張自己的權(quán)利，這使得工程設(shè)計(jì)人員、房產(chǎn)開發(fā)商不得不認(rèn)真關(guān)注這些問題。

據(jù)襄陽臺(tái)今日播報(bào)報(bào)道，襄陽市長(zhǎng)虹橋南引橋邊住宅樓經(jīng)常性的有明顯的振動(dòng)，屋內(nèi)放置在桌子上的水杯，當(dāng)有車輛經(jīng)過時(shí)，水在杯子里發(fā)生晃動(dòng)，曾引發(fā)居民投訴。圖2為北京市一住宅內(nèi)因?yàn)榻煌ㄕ駝?dòng)引起的家具移位。

2.2 環(huán)境振動(dòng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響

長(zhǎng)期非破壞動(dòng)荷載對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全性和適用性也會(huì)產(chǎn)生不利影響。上部結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期動(dòng)荷載作用下，材料的微裂縫和缺陷持續(xù)擴(kuò)展，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度退化，動(dòng)力特性改變，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成疲勞失效；另外，長(zhǎng)期動(dòng)荷載作用下地基土的強(qiáng)度也會(huì)隨振動(dòng)加速度的增加而降低，同時(shí)土體的凝聚力和內(nèi)摩擦角減少，導(dǎo)致土體顆粒移動(dòng)，基礎(chǔ)下沉；當(dāng)然，某些功能建筑的適用性也將下降，甚至喪失使用功能。在繁忙的公路和軌道交通附近，一些磚石結(jié)構(gòu)的古建筑因車輛通過時(shí)引起的振動(dòng)可能會(huì)發(fā)生裂縫，圖3為交通荷載造成的建筑開裂。

據(jù)襄陽臺(tái)今日播報(bào)報(bào)道，襄陽市長(zhǎng)虹橋南引橋邊住宅樓經(jīng)常性的有明顯的振動(dòng)，屋內(nèi)放置在桌子上的水杯，當(dāng)有車輛經(jīng)過時(shí)，水在杯子里發(fā)生晃動(dòng)，曾引發(fā)居民投訴。圖2為北京市一住宅內(nèi)因?yàn)榻煌ㄕ駝?dòng)引起的家具移位。

3 交通振動(dòng)與噪聲的防治方法

為有效控制環(huán)境振動(dòng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)以及居民的負(fù)面影響，通常可以從振源，傳播途徑和建筑自身三個(gè)方面入手。

在條件允許的情況下，最好是從振源入手，盡量避免機(jī)械振動(dòng)引起環(huán)境振動(dòng)，這是從根源解決問題，最為有效。主要有兩種思路：1）減輕振源自身的振動(dòng)，比如對(duì)于常見的高架橋，改進(jìn)高橋的結(jié)構(gòu)，或者在橋梁上設(shè)置減振裝置，減輕橋梁本身的振動(dòng)，這種方法技術(shù)要求高，比較難實(shí)現(xiàn)；2）采取隔振措施，阻止橋梁的振動(dòng)傳到基礎(chǔ)。

如果無法有效控制振源，比如城市交通引起的振動(dòng)問題，可以從傳播途徑入手，采取在震源和建筑之間挖隔震溝的措施。隔振溝是消耗波動(dòng)能量的較好方法之一，它不需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)做任何改動(dòng)，也不需對(duì)“振源”改造，唯一的工程就是在震源與建筑物間挖一條具有一定深度的溝。就隔振溝的形式而言，通常有空溝或填充溝、排樁及其它特殊構(gòu)造的地下結(jié)構(gòu)形式。通過數(shù)值研究大部分學(xué)者都指出隔振溝的深度和對(duì)象波長(zhǎng)的比值對(duì)隔振效果有重要影響，而隔振溝的寬度相對(duì)而言作用不是很大。雖然空溝的隔振效果顯得比填充溝好，但是在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)榭諟想y以維護(hù)等原因，填充溝是比較受歡迎的方式。當(dāng)應(yīng)力波傳至隔振溝時(shí)，由于斷層剛度小，應(yīng)力波大部分能量被吸收或反射，能起到較好的隔振效果。然而，隔振溝并不是對(duì)所有振源都具有很好的耗能效果，人們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)，對(duì)于高頻的應(yīng)力波，隔振溝效果很好，而對(duì)于低頻應(yīng)力波，隔振溝效果并不理想。

從結(jié)構(gòu)自身出發(fā)的主要思路是將結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性改變，盡量避開環(huán)境振動(dòng)的主頻率。改變結(jié)構(gòu)自身的動(dòng)力特性通常有以下幾種方法：1）基礎(chǔ)隔震?；A(chǔ)隔震是在基礎(chǔ)和地面間設(shè)置橡膠墊，把建筑的振動(dòng)周期增加到2s左右，避開環(huán)境振動(dòng)頻率，達(dá)到減振的目的。這種方法適用于新建建筑，用于已有建筑加固也有不少成功的例子，但費(fèi)用較高，通常只用于重要的已有建筑加固；2）增加建筑質(zhì)量（加層或建造屋頂花園），加層或建造屋頂花園可以顯著改變結(jié)構(gòu)的自振頻率，屋頂花園還可以作成TMD來吸收振動(dòng)能量，這種方法要求結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)具有足夠的承載能力，對(duì)基礎(chǔ)本身比較薄弱的結(jié)構(gòu)不適用；3）加固基礎(chǔ)或構(gòu)件增加建筑剛度。通過加固基礎(chǔ)或構(gòu)件增加結(jié)構(gòu)的剛度也可以改變結(jié)構(gòu)的頻率，且施工方法靈活簡(jiǎn)便，比如，簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)注漿，澆注混凝土地坪與原基礎(chǔ)相連，加大構(gòu)件截面，在問題建筑旁新建小型結(jié)構(gòu)并與之相連，等等。

4 結(jié)語

綜上所述，在我國，建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)舒適度問題長(zhǎng)期以來是一個(gè)被忽視的問題。為有效控制環(huán)境振動(dòng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)以及居民的負(fù)面影響，通?？梢詮恼裨?，傳播途徑和建筑自身三個(gè)方面入手，做好防治措施，減小影響性。

參考文獻(xiàn)

[1]譚燕.鐵路交通引發(fā)場(chǎng)地振動(dòng)的傳播規(guī)律與隔振措施研究[D].華中科技大學(xué)2011

[2]趙才友.高架軌道交通環(huán)境振動(dòng)與噪聲關(guān)鍵技術(shù)研究[D].西南交通大學(xué)2014