实例探讨钢弹簧浮置板道床的减振效果

2017-08-09张瑜王黎明徐文

科技与创新 2017年14期

关键词：垫层弹簧轨道交通

张瑜，王黎明，徐文

（南京大学环境规划设计研究院有限公司，江苏南京210093）

实例探讨钢弹簧浮置板道床的减振效果

张瑜，王黎明，徐文

（南京大学环境规划设计研究院有限公司，江苏南京210093）

地铁运营中产生的振动对沿线居民及建筑物造成了一定的危害。通过分析已建成的某轨道交通验收监测数据，对项目建设过程中使用的弹簧浮置板道床的减振效果以及减振效果衰减特性进行了验证探究。

地铁；建筑物；减振效果；传播途径

随着我国城市的快速发展，城市交通拥堵的情况日益严重，而具有高效、环保等特点的轨道交通已逐步成为城市交通网的动脉。我国轨道交通建设进入快速增长时期，2016年底，全国在建和已运营的轨道交通线路达160条，线路总长约为4 200 km。城市轨道交通带来便利的同时，在运行过程中产生的振动对沿线居民及建筑物会造成一定程度的危害。因此，如何对地铁运行过程中产生的振动进行预防和治理成为城市轨道交通建设及运行过程中亟需解决的问题。本文主要对钢弹簧浮置板道床的减振效果进行了讨论。

1 轨道交通振动的危害

地铁振动低于建筑结构的破坏等级，不会对建筑造成明显的结构损害，但是会引发结构的局部振动，尤其会在周边建筑中产生二次结构噪声。轨道交通列车造成的振动幅度较小，但由于长期反复性，会极大地影响建筑的安全性和使用寿命。振动引发破坏现象主要包括石块滑动、墙皮脱落和龟裂以及地基沉降和变形等，严重者甚至会造成周边建筑物倒塌，尤其易对古建筑结构造成影响。此外，列车振动会影响沿途精密仪器仪表的测量精度和测量范围。

2 轨道交通振动的防治措施

目前，轨道交通振动的防治措施主要从设计施工阶段和控制振动传播途径方面来考虑。本文主要讨论振动传播途径控制措施中的钢弹簧浮置板道床措施。

钢弹簧浮置板减振轨道是将混凝土道床板浮置在钢弹簧隔振器上，与基础垫层顶面相距30 mm或40 mm。混凝土道床板浮置、钢弹簧隔振器和基础垫层三者共同构成质量-弹簧-隔振系统。钢弹簧隔振器内的粘滞阻尼增强钢弹簧的三维弹性，增大了系统的各向稳定性，有效吸收和抑制声音。

道床板可以减弱车辆产生的动荷载，只将少量残余荷载传递到基础垫层中去。道床板受力后，对受力进行重新分配。通过固定在基础垫层上的隔振器传递到基础垫层。在此过程中，通过隔振器调谐和吸收能量作用，达到隔振减振的目的。

3 钢弹簧浮置板道床优缺点讨论

在减振效果方面，橡胶支承式浮置板轨道的效果弱于弹簧隔振器浮置板轨道的减振效果。目前，钢弹簧浮置板道床已具有90多年的历史，但由于造价较高，难以大规模应用，它主要用于研究院、博物馆、音乐厅等对减振降噪措施有特别要求的场所。除了在德国、日本、韩国等国应用外，也应用于国内的北京、上海等城市的轨道交通建设中。它具有多项优点：①隔振效果好，减振效果为25～40 dB；②使用寿命长，达30年以上；③同时具有三维弹性，水平方向位移小的特点；④无需附加限位装置。

4 实例讨论钢弹簧浮置板道床减振效果

目前，对于城市轨道交通的振动研究主要方法有解析的波数-频域法、数值法、实验法和统计能力分析等。在实际应用中，通常采用理论分析与试验相结合的方法进行研究，通过试验结果探究理论模型的相符性，用验证过的、正确的理论模型分析振动问题。采用已建成的某轨道交通验收监测数据对项目建设中使用的弹簧浮置板道床的减振效果进行验证。现通过实测数据，分析轨道交通振动源的衰减特性。

4.1 监测方案

选择某地铁沿线比较开阔平坦，无曲线的区段，垂直于轨道方向，距离近轨中心线0 m、10 m、20 m、30 m、50 m处设置振动衰减断面监测点的VLZ10和VLZmax，该断面采用弹簧浮置板道床作为减振措施。