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        地鐵振動作用下高層建筑物邊墻的動態(tài)響應規(guī)律分析

        2021-10-13 08:34:50吳克凱
        黑龍江交通科技 2021年9期
        關鍵詞:效應振動水平

        吳克凱

        (北京市大興城鎮(zhèn)建設綜合開發(fā)集團,北京 102600)

        1 工程概況

        地鐵8號線中國美術館站站后折返線區(qū)間全線采用礦山法施工。此區(qū)段區(qū)間為直線段,并以2‰的坡度下坡。左右線區(qū)間結構水平凈距為3.2 m,區(qū)間主要結構參數(shù)如表1所示。

        2 振動效應模擬計算

        2.1 結構參數(shù)

        隧道襯砌材料參數(shù)如表2所示,隧道襯砌采用C35混凝土。

        2.2 模型建立

        考慮到模型計算的空間效應,計算模型取取長400,寬150 m,自地表50 m厚的土體作為計算范圍。

        2.3 振動波

        振動波振幅為0.01 m/s,振動時長π/10s,振動周期T為π/300。振動波加載至軌道相應位置。提取建筑物中相應位置質點的振動峰值速度。

        3 振動數(shù)據(jù)分析

        建筑物側墻內(nèi)選取13個質點,各個測點振動速度值如表3所示。

        由圖1所示曲線可知,建筑物側墻水平向振動響應規(guī)律主要為振動速度隨振源距離的增加出現(xiàn)往復循環(huán)變化,此時的振源距為質點高差,因此可以獲得,隨高差的增加水平向振速并不是一味增加或降低,而是隨高差表現(xiàn)出了放大和衰減雙重特性。

        表3 質點峰值振動速度

        圖1 水平方向質點峰值振動速度變化規(guī)律

        圖2中所示曲線為邊墻質點豎直向振動峰值的變化曲線,曲線顯示豎直向振動在高程達到一定值時,呈現(xiàn)逐漸加大的規(guī)律,此階段內(nèi)振動速度主要受高程放大效益作用,在局部位置隨高程增加不斷加大,由振速值可以看出,豎直向振速放大倍數(shù)遠大于水平向,放大倍數(shù)近3倍。

        圖2 豎直方向質點峰值振動速度變化規(guī)律

        通過研究發(fā)現(xiàn)高程放大和距離衰減效應共存,高程增加時,意味著振源距持續(xù)增加,高程放大效應是在一定高度內(nèi)凸顯,即在一定高度內(nèi)距離的衰減效應小于高程放大效應,但當高度增加到一定限制時,振動速度仍是呈衰減趨勢。此限制于振動頻率相關。由此,對不同高程處質點速度峰值擬合需考慮高程與振源距離兩個因素。振速與高程和振源距的數(shù)學關系可以通過下式進行描述。

        式中:R為振源距離,m;α為衰減系數(shù);K″為與巖性相關的系數(shù)。K′為與結構材料性質相關的系數(shù);H為高差,m;β為放大因子。

        4 結 論

        (1)建筑物側墻水平向振動響應規(guī)律主要為振動速度隨振源距離的增加出現(xiàn)往復循環(huán)變化,隨高差的增加水平向振速并不是一味增加或降低,而是隨高差表現(xiàn)出了放大和衰減雙重特性。

        (2)豎直向振動在高程達到一定值時,呈現(xiàn)逐漸加大的規(guī)律,此計算模型中振動速度主要受高程放大效益作用,在局部位置隨高程增加不斷加大,豎直向振速放大倍數(shù)遠大于水平向,此模型中放大系數(shù)近3倍。

        (3)高程放大效應和距離的衰減效應共存,對不同高程處質點速度峰值擬合需考慮高程與振源距離兩個因素。

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