何 蕾， 宋瑞祥， 鄔玉斌， 劉必?zé)簦?吳 丹

(北京市科學(xué)技術(shù)研究院城市安全與環(huán)境科學(xué)研究所， 北京 100054)

天車，又稱橋式起重機(jī)，可充分利用橋架下方空間吊運(yùn)重物，是目前使用范圍最廣的一種起重器械，廣泛應(yīng)用于物流倉(cāng)儲(chǔ)、港口以及地鐵車輛檢修車間等。隨著地鐵車輛段上蓋土地綜合利用開發(fā)模式(TOD)的興起，橋式起重機(jī)作業(yè)與地鐵車輛運(yùn)行并行成為上蓋建筑環(huán)境振動(dòng)最主要的激勵(lì)源。

關(guān)于地鐵車輛段上蓋建筑受地鐵運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)影響，國(guó)內(nèi)外已有大量學(xué)者從理論模型、振動(dòng)傳播特性等方面開展了研究工作，取得了豐碩的成果[1-3]。盡管同為輪軌激勵(lì)，天車作業(yè)的振動(dòng)傳播途徑與地鐵迥異，天車軌道通過吊車梁架設(shè)在檢修庫(kù)內(nèi)結(jié)構(gòu)立柱上部的牛腿上，大車(車架)及小車運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)通過鋼軌、吊車梁引起檢修庫(kù)主體結(jié)構(gòu)振動(dòng)，振動(dòng)波進(jìn)而傳播至上蓋建筑，引發(fā)樓板振動(dòng)及室內(nèi)結(jié)構(gòu)噪聲，影響上蓋建筑內(nèi)居住人群的起居生活，如圖1所示。相比地鐵運(yùn)行，天車缺乏懸架減振系統(tǒng)，與建筑結(jié)構(gòu)間的連接關(guān)系更為緊密和復(fù)雜，且檢修期間天車使用頻繁，軌道維修養(yǎng)護(hù)要求不及地鐵嚴(yán)格，養(yǎng)護(hù)周期更長(zhǎng)，導(dǎo)致其輪軌接觸狀態(tài)較差，更有可能形成惡劣的振動(dòng)影響。但由于多數(shù)新開發(fā)利用的車輛段線路尚未進(jìn)入天車使用頻繁的大架修期，目前階段天車使用頻次低、運(yùn)行速度低，在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)天車對(duì)上蓋建筑的振動(dòng)影響都未能引起足夠的關(guān)注。以往關(guān)于天車振動(dòng)的研究仍多是圍繞天車運(yùn)行安全性的車架振動(dòng)或擺動(dòng)控制[4-6]。

圖1 地鐵及天車運(yùn)行對(duì)上蓋建筑的振動(dòng)影響Fig.1 Vibration in upper buildings induced by metro and crown block

近年來，隨著地鐵上蓋物業(yè)的蓬勃發(fā)展，天車振動(dòng)對(duì)上蓋建筑內(nèi)人體振動(dòng)舒適感受的影響逐漸受到關(guān)注。彭穎等[7-8]建立移動(dòng)質(zhì)量塊荷載模型并根據(jù)某物流中心內(nèi)天車運(yùn)行振動(dòng)實(shí)測(cè)結(jié)果校準(zhǔn)簡(jiǎn)化，采用有限元數(shù)值仿真方法對(duì)車輛段檢修天車運(yùn)行下上蓋建筑振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)上蓋商鋪建筑樓板鉛垂向振動(dòng)超過ISO10137:2007[9]中規(guī)定的人體振動(dòng)舒適度限值。歐陽(yáng)康淼等[10]從上蓋建筑振動(dòng)控制的角度出發(fā)，通過有限元數(shù)值仿真計(jì)算分析了車輛段檢修庫(kù)結(jié)構(gòu)因素對(duì)上蓋建筑的振動(dòng)影響規(guī)律。He[11]分別對(duì)天車運(yùn)行下某車輛段及某物流中心上蓋辦公建筑樓板振動(dòng)、室內(nèi)結(jié)構(gòu)噪聲進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試分析，發(fā)現(xiàn)上蓋建筑樓板振動(dòng)以豎向?yàn)橹?，樓板加速度振?jí)超過GB/T 50355—2018[12]中二級(jí)限值要求，上蓋建筑室內(nèi)振動(dòng)誘發(fā)的結(jié)構(gòu)噪聲不滿足JGJ/T 170—2009[13]和GB/T 50355—2018中的相關(guān)要求，對(duì)人體造成較高的煩擾影響。

為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)天車運(yùn)行對(duì)上蓋建筑的振動(dòng)影響、有效進(jìn)行振動(dòng)控制，有必要系統(tǒng)研究天車振動(dòng)源強(qiáng)特性及影響規(guī)律。很多學(xué)者將天車運(yùn)行簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁-移動(dòng)荷載或簡(jiǎn)支梁-質(zhì)量塊系統(tǒng)的振動(dòng)問題，對(duì)簡(jiǎn)化吊車梁的振動(dòng)進(jìn)行解算。謝偉平等[14]基于Lagrange方程和Runge-Kutta積分法求解簡(jiǎn)支梁-移動(dòng)質(zhì)量模型，得到主梁振動(dòng)的數(shù)值解。He[15]建立了分布式荷載作用下二維簡(jiǎn)支梁豎向變形的理論模型，通過理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)大車車速對(duì)吊車梁變形影響較大，且加速狀態(tài)下梁中點(diǎn)豎向變形高于減速狀態(tài)。梁崗等[16]建立簡(jiǎn)支梁承重結(jié)構(gòu)鍵合圖模型，采用狀態(tài)空間迭代解法求解主梁跨中動(dòng)態(tài)響應(yīng)，對(duì)比分析吊重等因素對(duì)系統(tǒng)耦合頻率的影響。但事實(shí)上，吊車梁與牛腿的連接并非完全簡(jiǎn)支狀態(tài)，而是兼具軸向和轉(zhuǎn)動(dòng)剛度的彈性約束，根據(jù)理論計(jì)算[17]，約束條件與剛度參數(shù)顯著影響梁振動(dòng)頻率，僅采用理論分析難以精確求解結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，有必要開展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)復(fù)雜約束條件下梁及其它結(jié)構(gòu)的振動(dòng)進(jìn)行分析研究。

根據(jù)前人研究成果，吊裝質(zhì)量和運(yùn)行車速是影響吊車梁振動(dòng)的重要因素，綜合考慮檢修庫(kù)上蓋開發(fā)預(yù)留的實(shí)際情況，庫(kù)內(nèi)結(jié)構(gòu)立柱的截面尺寸和柱距參數(shù)多樣，且以結(jié)構(gòu)縫劃分為多個(gè)板塊，振動(dòng)傳遞特性復(fù)雜。因此，本文以某即將進(jìn)行上蓋開發(fā)的地鐵車輛段檢修庫(kù)為例，采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)手段，展開天車運(yùn)行對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響研究，系統(tǒng)分析天車運(yùn)行方式、車速、吊裝質(zhì)量的影響規(guī)律及實(shí)際結(jié)構(gòu)布置下振動(dòng)傳遞特性。

1 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

研究對(duì)象為某地鐵車輛段聯(lián)合檢修庫(kù)(圖2)，該庫(kù)為單層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，層高12.6 m，采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。檢修庫(kù)沿軌道方向分為多個(gè)結(jié)構(gòu)板塊，板塊跨度從40 m至百余米不等。

圖2 檢修庫(kù)及檢修天車Fig.2 Maintenance shed and the crown block

庫(kù)內(nèi)結(jié)構(gòu)立柱有三種主要的截面類型，垂直軌道方向上截面寬均為1 000 mm，柱中心距為18 000 mm；沿軌道方向上有多種截面寬度，其中2 000 mm、3 600 mm和1 200 mm最常見，柱中心距從5 250 mm到 7 700 mm不等(圖3(a))。牛腿位于立柱上部約7.4 m處，沿軌道方向?qū)挒?00 mm，部分牛腿呈偏心布置，尺寸參數(shù)見圖3(b)。

(a) 平面布置

(b) 剖面布置圖3 檢修庫(kù)結(jié)構(gòu)布置圖Fig.3 Structural layout of the maintenance shed

測(cè)試天車為雙梁吊鉤橋式起重機(jī)，參數(shù)為Gn=16/3.2 t，S=16.2 m，采用雙輪緣車輪；吊車軌道縱向間以魚尾板連接，并以軌道壓板固定于吊車梁；吊車梁為實(shí)腹式工字鋼梁，單根長(zhǎng)度等同于相鄰兩立柱牛腿間距，相鄰吊車梁端部以錨栓相連。吊車梁高度為750 mm或600 mm，上翼緣寬度1 400 mm、厚8 mm，下翼緣寬800 mm、厚5 mm，腹板厚度8 mm，中間段肋板間距為1 000 mm，兩端肋板相應(yīng)加密。吊車梁上翼緣通過連接板與立柱相連，下翼緣通過鋼支座板與牛腿相連，詳見圖3(b)。

選擇位于結(jié)構(gòu)板塊中部和結(jié)構(gòu)縫附近的3種典型截面立柱為測(cè)試斷面，在吊車梁中部的上翼緣底、牛腿上平面及立柱上部(天車軌道以上約700 mm處)布設(shè)振動(dòng)加速度測(cè)點(diǎn)。根據(jù)周華杰等，天車運(yùn)行引起的上蓋建筑室內(nèi)振動(dòng)以垂向?yàn)橹?，本次測(cè)試僅針對(duì)垂向振動(dòng)加速度展開試驗(yàn)分析，測(cè)點(diǎn)位置見圖4。

圖4 振動(dòng)加速度測(cè)點(diǎn)布置圖Fig.4 Sensors setup of vibration acceleration

傳感器采用丹麥Bruel & Kjaer 公司研制的8344型高精度ICP加速度傳感器，量程范圍為±2.6g，頻域范圍為0.2～3 000 Hz，靈敏度(@159.2 Hz,0.4 mA)為(2 500±20%) mV/g。

試驗(yàn)工況如表1，每種工況重復(fù)2～4次，并在試驗(yàn)過程中詳細(xì)記錄天車運(yùn)行位置及時(shí)刻。為比較天車與列車運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)差異，采集同車輛段地鐵列車出庫(kù)時(shí)立柱振動(dòng)響應(yīng)。

表1 天車運(yùn)行振動(dòng)試驗(yàn)工況表Tab.1 Test cases of crown block operation

2 時(shí)頻域振動(dòng)特性

圖5分別為天車和地鐵列車運(yùn)行時(shí)立柱振動(dòng)加速度時(shí)程曲線，其中天車振動(dòng)測(cè)點(diǎn)為1-1和1-2，天車和地鐵運(yùn)行速度分別為3 km/h和5 km/h。兩時(shí)程曲線均呈現(xiàn)“紡錘形”，地鐵車長(zhǎng)較長(zhǎng)(約120 m)，波形持續(xù)時(shí)間約80 s；天車運(yùn)行時(shí)立柱振動(dòng)波形最大幅值稍低于地鐵列車，振動(dòng)持續(xù)時(shí)間較短，4檔車速下吊車梁振動(dòng)時(shí)間約15 s，立柱振動(dòng)波形持續(xù)時(shí)間約30 s。實(shí)際上，天車端梁下車輪間距僅4 m，說明檢修庫(kù)立柱振動(dòng)響應(yīng)至少受天車在連續(xù)兩跨吊車梁運(yùn)行的影響，天車并非僅在駛過結(jié)構(gòu)立柱的瞬間激發(fā)立柱振動(dòng)，牛腿兩端連接的吊車梁振動(dòng)均能對(duì)結(jié)構(gòu)立柱產(chǎn)生明顯的振動(dòng)激擾。

(a) 天車運(yùn)行(車速約3 km/h)

(b) 地鐵運(yùn)行(車速約5 km/h)圖5 振動(dòng)加速度時(shí)程圖Fig.5 Time-history curve of vibration acceleration of crown block metro operation

以斷面1為例，吊車梁、牛腿及立柱振動(dòng)頻譜曲線如圖6所示。吊車梁振動(dòng)能量集中于34 Hz，牛腿在0～500 Hz范圍內(nèi)均有較高的垂向振動(dòng)加速度，振動(dòng)傳播至立柱處時(shí)，100 Hz以上振動(dòng)加速度迅速衰減，25～50 Hz振動(dòng)凸顯，25 Hz峰值振動(dòng)加速度為0.001 61 m/s2，為天車運(yùn)行傳播至結(jié)構(gòu)處的主要振動(dòng)成分。相比而言，地鐵列車運(yùn)行激發(fā)立柱振動(dòng)在100 Hz以內(nèi)集中于50～80 Hz，75 Hz振動(dòng)加速度為0.000 73 m/s2，100 Hz以內(nèi)振動(dòng)加速度遠(yuǎn)低于天車運(yùn)行振動(dòng)。

(a) 吊車梁和牛腿

(b) 立柱圖6 吊車梁、牛腿及立柱振動(dòng)加速度頻譜曲線Fig.6 Frequency spectrum of crane beam/corbel/column vibration acceleration

總體而言，天車運(yùn)行與地鐵列車運(yùn)行所激發(fā)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)具有完全不同的頻譜特性，天車運(yùn)行振動(dòng)集中于25～50 Hz，相比地鐵列車激發(fā)的50～80 Hz振動(dòng)頻率成分更低、幅值更高，考慮到低頻振動(dòng)難以衰減，與上部建筑結(jié)構(gòu)樓板低階垂向主頻相近時(shí)，還有發(fā)生共振的風(fēng)險(xiǎn)，加劇環(huán)境振動(dòng)體感煩擾。

3 天車運(yùn)行因素的影響規(guī)律

3.1 天車運(yùn)行方式

天車運(yùn)行方式分為車架(大車)沿軌道方向縱向移動(dòng)和小車沿垂直軌道方向橫向吊裝兩種，兩種運(yùn)行方式同時(shí)進(jìn)行的情況較為少見。天車在斷面1臨近位置分別按最大車速以兩種方式運(yùn)行時(shí)，立柱垂向振動(dòng)加速度頻譜如圖7所示。兩種運(yùn)行方式均在25～50 Hz產(chǎn)生明顯的振動(dòng)激勵(lì)，但在各個(gè)頻帶上，小車橫向運(yùn)行時(shí)振動(dòng)加速度均顯著低于大車縱向運(yùn)行。25 Hz附近小車橫向運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)加速度峰值為0.000 596 m/s2，僅為縱向運(yùn)行時(shí)的37%，說明大車縱向運(yùn)行是主要的結(jié)構(gòu)振動(dòng)激勵(lì)來源。

圖7 大車縱向運(yùn)行與小車橫向運(yùn)動(dòng)時(shí)立柱振動(dòng)加速度頻譜Fig.7 Frequency spectrum of column vibration acceleration at crown block frame and trolley operating respectively

3.2 運(yùn)行速度及起制動(dòng)

大車沿軌道方向以不同車速經(jīng)過立柱的時(shí)段內(nèi)，立柱垂向振動(dòng)加速度有效值如圖8所示。總體上起制動(dòng)工況與1、2檔勻速運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)水平相當(dāng)，說明盡管起制動(dòng)時(shí)吊車鋼軌附加縱向驅(qū)動(dòng)力或黏著制動(dòng)力，但其引起的立柱結(jié)構(gòu)垂向振動(dòng)響應(yīng)并不及高速運(yùn)行下顯著，車輪滾動(dòng)下對(duì)鋼軌的沖擊作用是引起吊車梁及所連接的結(jié)構(gòu)振動(dòng)的主要原因；而勻速狀態(tài)下垂向振動(dòng)加速度則隨車速升高顯著增大，呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)關(guān)聯(lián)。其中1、2兩檔車速下(車速0.11～0.33 m/s)立柱振動(dòng)加速度有效值為0.001 5～0.003 3 m/s2，車速升高至3檔(0.54 m/s)時(shí)，兩斷面立柱振動(dòng)加速度有效值相比2檔車速時(shí)升高了0.6倍～1.5倍，4檔(0.86 m/s)車速時(shí)，升高了2.3倍～3.8倍。

圖8 大車不同運(yùn)行車速下立柱振動(dòng)加速度有效值Fig.8 Effective value of column vibration acceleration with various crown block frame traveling speed

為查看不同車速下立柱各頻帶振動(dòng)特性，繪制1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)曲線(圖9)。2、3、4檔車速下立柱振動(dòng)主頻均以25 Hz為主峰，并在12.5 Hz和160 Hz附近出現(xiàn)小的峰值，隨著車速升高，峰值強(qiáng)度有所增大，但不同頻率峰值增大的幅度有所差異。在環(huán)境振動(dòng)評(píng)價(jià)頻率范圍(1～80 Hz)內(nèi)12.5 Hz和25 Hz立柱振動(dòng)加速度級(jí)隨車速的變化如表2所示。低頻段(12.5 Hz)振級(jí)隨車速提高微弱增大，4檔車速相比1檔車速振級(jí)增加量?jī)H1.5～3.8 dB，中頻段(25 Hz)振級(jí)則隨車速提高明顯增大，相比1檔車速(0.11 m/s)，斷面3立柱振級(jí)在2、3、4檔車速下分別增大10.0 dB、16.6 dB和18.8 dB。

圖9 大車不同運(yùn)行車速下立柱1/3倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)Fig.9 1/3 octave vertical acceleration levels of column with various crown block frame traveling speed

表2 典型頻帶立柱垂向振動(dòng)加速度級(jí)隨車速的變化Tab.2 Vertical acceleration levels of column at typical frequency with various crown block frame traveling speed

3.3 載重量

根據(jù)圖8，在大車以各級(jí)車速運(yùn)行時(shí)，吊裝1 t重物時(shí)立柱垂向振動(dòng)加速度有效值相比空車運(yùn)行有所增加，但幅度微弱，斷面3立柱在2檔車速時(shí)載重量P=1 t工況振動(dòng)甚至低于P=0。

空車運(yùn)行及吊裝1 t重物時(shí)斷面3吊車梁、牛腿及立柱垂向振動(dòng)1/3倍頻程頻譜曲線如圖10所示?？梢奝=1 t相比P=0工況，吊車梁和牛腿振動(dòng)加速度差距微弱，立柱垂向振動(dòng)僅在25 Hz頻帶有約5 dB的增加，這個(gè)結(jié)果與He對(duì)寧波某車輛段同型號(hào)天車的振動(dòng)測(cè)試結(jié)果相似，在其試驗(yàn)中，當(dāng)?shù)跹b量P由0增加至14.2 t時(shí)，立柱底部垂向振動(dòng)在20～25 Hz處增大約4～5 dB，其他頻帶對(duì)載重量不敏感。

圖10 不同吊裝重量下吊車梁、牛腿和立柱垂向振動(dòng)1/3倍頻程曲線Fig.10 1/3 octave vertical acceleration levels of crane beam,corbel and column with various hoisting weight

4 結(jié)構(gòu)布置因素的影響規(guī)律

4.1 立柱寬度

試驗(yàn)中三個(gè)斷面結(jié)構(gòu)立柱寬度分別為1.2 m、2.0 m和3.6 m，對(duì)應(yīng)截面尺寸分別為1.2 m2、2.0 m2和3.6 m2。立柱垂向振動(dòng)加速度有效值隨立柱寬度的變化如圖11所示?？傮w上，振動(dòng)加速度有效值隨立柱寬度增大、截面尺寸增加而呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，4檔車速下尤為明顯，P=1 t時(shí)，3.6 m寬度立柱相比1.2 m寬度立柱振動(dòng)加速度有效值降低了27.8%，而在同吊裝質(zhì)量下2檔車速工況時(shí)振動(dòng)加速度有效值僅降低了7.9%。

圖11 不同寬度立柱振動(dòng)加速度有效值Fig.11 Effective value of column vibration acceleration with various column widths

P=1 t工況下各立柱振動(dòng)加速度1/3倍頻程曲線如圖12所示，振動(dòng)加速度級(jí)在25 Hz和160～630 Hz范圍內(nèi)呈現(xiàn)兩個(gè)尖峰，其中25 Hz頻帶由天車輪軌相互作用激發(fā)，處于環(huán)境振動(dòng)敏感頻段，該頻帶振動(dòng)向上蓋建筑傳播有可能引發(fā)振動(dòng)煩擾。相比1.2 m寬立柱，2.0 m和3.6 m寬立柱在25 Hz尖峰值分別降低6.8 dB和10.6 dB；160～630 Hz尖峰主要體現(xiàn)立柱自身的振動(dòng)特性，隨著立柱寬度增加，豎向剛度提高，峰值頻率從160 Hz移動(dòng)至250 Hz和630 Hz，幅值降低量則為0.5 dB和2.2 dB。

圖12 不同寬度立柱垂向振動(dòng)加速度1/3倍頻程曲線Fig.12 1/3 octave vertical acceleration levels of column with various column widths

4.2 結(jié)構(gòu)縫

斷面3緊鄰結(jié)構(gòu)縫，天車運(yùn)行跨越結(jié)構(gòu)縫時(shí)吊車梁及立柱的振動(dòng)時(shí)程曲線如圖13所示，與圖5所示斷面1波形顯著不同：

圖13 天車跨越結(jié)構(gòu)縫前后吊車梁和立柱振動(dòng)加速度時(shí)程曲線Fig.13 Time-history curve of vibration acceleration of crane beam and column with crane travelling across the structural joints

斷面1位于結(jié)構(gòu)板塊中部，遠(yuǎn)離結(jié)構(gòu)縫，立柱振動(dòng)響應(yīng)時(shí)間為天車在立柱側(cè)邊兩跨吊車梁的合計(jì)運(yùn)行時(shí)間；吊車梁兩端錨固在牛腿上，在天車移動(dòng)質(zhì)量的慣性力作用下振動(dòng)，兩端約束處即牛腿產(chǎn)生支座反力，成為立柱的偏心動(dòng)荷載，天車在立柱兩側(cè)吊車梁上勻速運(yùn)行時(shí)，立柱垂向振動(dòng)加速度有效值分別為0.008 1 m/s2和0.008 8 m/s2，僅相差約8.6%，振動(dòng)的差異與兩端吊車梁長(zhǎng)度及錨固端剛度參數(shù)的差別相關(guān)，說明結(jié)構(gòu)板塊內(nèi)部振動(dòng)響應(yīng)基本穩(wěn)定。

斷面3附近吊車跨越結(jié)構(gòu)縫，吊車梁與立柱振動(dòng)波形持續(xù)時(shí)間相似，跨越結(jié)構(gòu)縫后，吊車梁及立柱振動(dòng)時(shí)程曲線明顯收緊，立柱垂向振動(dòng)加速度有效值在跨越結(jié)構(gòu)縫前后分別為0.010 m/s2和0.005 m/s2，相差約50%，說明天車運(yùn)行至結(jié)構(gòu)縫另一端的板塊時(shí)，結(jié)構(gòu)邊緣立柱垂向振動(dòng)顯著降低，1/3倍頻程頻譜曲線也顯示(圖14)，跨越結(jié)構(gòu)縫后，4～1 000 Hz各頻帶振動(dòng)加速度級(jí)均有明顯的降低，25 Hz頻帶振動(dòng)加速度級(jí)從73.9 dB降低至64.6 dB，降低量達(dá)9.3 dB。進(jìn)一步分析天車跨越結(jié)構(gòu)縫前后振動(dòng)傳遞路徑的變化，如圖15所示。對(duì)斷面3立柱而言，天車跨越結(jié)構(gòu)縫前，負(fù)載吊車梁直接錨固在其牛腿上，振動(dòng)傳遞路徑為“天車-梁-立柱”；天車跨越結(jié)構(gòu)縫后，負(fù)載吊車梁直接錨固在相鄰立柱的牛腿上，僅端部和斷面3牛腿上錨固的吊車梁連接，則為相鄰立柱直接施加偏心動(dòng)荷載，斷面3立柱的振動(dòng)傳播路徑變化為“天車-梁-梁-立柱”及“天車-梁-相鄰立柱-地面-立柱”，振動(dòng)能量有較充分的衰減，充分說明結(jié)構(gòu)縫對(duì)于天車運(yùn)行所激發(fā)的檢修庫(kù)主體結(jié)構(gòu)振動(dòng)具有明顯的減弱效果。

圖14 天車跨越結(jié)構(gòu)縫前后立柱1/3倍頻程振動(dòng)加速度曲線Fig.14 1/3 octave vertical acceleration levels of column with crane travelling across the structural joints

5 結(jié) 論

以某地鐵車輛段檢修庫(kù)吊鉤橋式起重機(jī)為例，采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)手段，展開天車運(yùn)行對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響研究，系統(tǒng)分析天車運(yùn)行方式、車速、吊裝質(zhì)量的影響規(guī)律及實(shí)際結(jié)構(gòu)布置下振動(dòng)傳遞特性：

(1) 天車運(yùn)行與地鐵列車運(yùn)行所激發(fā)的車輛段大庫(kù)結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性不同，天車運(yùn)行時(shí)，從牛腿至結(jié)構(gòu)柱，高頻成分迅速衰減，立柱垂向振動(dòng)加速度集中于25～50 Hz，相比地鐵列車激發(fā)的50～80 Hz振動(dòng)頻率成分更低、幅值更高，且立柱受兩端吊車梁對(duì)牛腿的偏心動(dòng)荷載影響，振動(dòng)影響時(shí)間大于30 s，有可能對(duì)上蓋建筑形成較高的振動(dòng)煩擾；

(2) 天車車架沿軌道縱向行進(jìn)時(shí)輪軌沖擊是主要的振動(dòng)激勵(lì)源，立柱振動(dòng)響應(yīng)對(duì)大車車速敏感程度較高，車速越高，振動(dòng)加速度越大，相比1檔車速，立柱25 Hz振動(dòng)加速度級(jí)在2、3、4檔車速下分別增大10.0 dB、16.6 dB和18.8 dB；但對(duì)吊裝質(zhì)量不敏感，相比空車運(yùn)行，吊裝1 t貨物時(shí)，25 Hz頻帶立柱振動(dòng)加速度級(jí)僅增加5 dB；

(3) 結(jié)構(gòu)立柱寬度增大、截面尺寸增加時(shí)，其垂向振動(dòng)加速度有效值及典型頻帶振動(dòng)加速度級(jí)呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，2.0 m和3.6 m寬立柱相比1.2 m寬立柱在25 Hz尖峰值分別降低6.8 dB和10.6 dB，且結(jié)構(gòu)縫能夠有效減弱振動(dòng)在主體結(jié)構(gòu)間的傳播。