高速铁路沿线地面环境振动特性的实测与分析
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口 ：
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１ ０ｍ减 少 ２ ３ｄ 且 高 频 振 动 的 衰 减 速 度 大 于低 频振 动 的 衰 减 速 度 ， 离振 源 处 以低 频 振 动 为主 。 — Ｂ， 远
关键词 ： 高速铁路 ； 面振动 ； 地 振动特性 中图分类号 ： Ｂ ３ Ｔ ５ 文献标识码 ： Ａ
随着我国经济的迅速发展 ， 交通 问题 的 日益突出， 高速铁路 以其运量大 、 能耗低 、 占地小 、 安全可靠等 特点 ， 成为解决交通问题 的重要手段 ； 但是列车运行产生的环境振动问题也 日益频繁 ， 从而对临近建筑物 及地下管道 、 精密仪器和设备等产生了不可忽略的负面影响。国际上已把环境振动列入 国际七大公害之
・
路基 ‘
ｖ 振动测试 点 一
由滑 动 层 、 座 板 、 Ａ砂 浆 层 、 道 板 、 向挡 块 组 成 ， 底 Ｃ 轨 侧 再 铺 设 ６ ｇ ｍ－ ５０ｍ长 钢 轨 ， ０ｋ ・ ０ 的 实行 无 缝 焊接 。整 条线 路 水 平 误 差 不超 过 ０１ ．ｍｍ。 测 试 地 点 在 路 基 附 近 ５ ０ｉ范 ０ ｌ ｒ 围 内为 自由场 地 ， 质条 件 为粉 沙 土 、 质沙 土 、 质 粘土 地 粘 沙 地 层 。测 点 布 置 如 图 １ 示 ， 自 由场地 内共 布 置 了 ４ 所 在 个
２ ０
华 东 交 通 大 学 学 报
处 。测试采用东华 ５２ 动态采集仪、 Ｍ５Ａ的理音振动采集仪 ， ９０ Ｖ ３ 采样频率为５ ０ ｚ共测试 ３ 趟列车。 ０ ， Ｈ ０
２ 测 试 数 据处 理 方 法
对测得 的数据进行功率谱分析 、 振级分析和 ｌ 倍频程分析。采用韦尔奇法… ｚ ／ ３ 来给出振动信号的功 率谱密度函数估计 。按照我国的城市区域环境振动标准 Ｇ １０ ０１８ 规定 ， Ｂ ０７ ９８ 采用 ＩＯ ６ １ ｌ 倍频 的 Ｓ ２３ 的 ／ ３ 计算方法 ， 出地面振动加速度级（ 得 简称振级 ） 。振动加速度级 Ｖ Ｌ Ａ 是根据各 中心频率 的有效值按照下面 公式计算得到 ：
００ ｌ＼振ｕ 口２ 振 ‘ 振口 ｌ 振口 ＇ ３ ｜ ４ ．
３ Ｉ ０ ｍ 【
４ ｈ ０Ｉ
５ ｍ ’ Ｏ ６ Ｏ ｍ
图１ 测点分布示意图
Ｆ ｇ １ Ｄｉｔ ｕ ｏ ｆ ｂ ｅ ｖ ｎ ｏ ｎ ｓ ｉ ． ｓ Ｈｂ ｆ ｎ ｏ ｓ ｒ ｉ ｇ ｐ ｉ ｔ ｉ ｏ
高速铁 路沿线地面环境振动特性 的实测与分析
刘 腾 ， 晓 燕 ， 庆 杰 雷 刘
（ 华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究 中心 ， 江西 南 昌 ３ ０ １ ） ３ ０ ３
摘要 ： 通过对我 国某 高速铁路路基 区段 高速列车 引起 的周 围环境地 面振动进行现场 实测 ， 根据测试数据进行 了功率谱分析 、
文章给出了我国高速铁路诱发沿线地面振动的实测分析 ， 在频域内对测试数据进行 了深人分析 ， 据此 分析了高速铁路诱发环境振动在频域内的传播规律和分布特点。
１ 测 试 简 况
全 线 由高架 桥 梁 、 隧道 和路 基 组成 。高 架桥 梁 轨道 系 统 采用 的是 Ｃ Ｔ Ｉ型板 式无 碴轨 道 系统 ， 面系结 构 依次 Ｒ ＳＩ 桥
一
…
，
并已开始着手研究振动污染规律 、 振动产生的原因、 传播路径与控制方法以及对人体的危害等问题 。
关于轨道交通系统诱发的环境振动， 国内外学者利用各种方法进行 了大量研究。 日 本学者Ｔ ｕ ｋｋ瞳 ． ｊ ａｅ Ｆｉ 、 吉冈修ｂ 等就新干线高速列车对环境振动 的影响进行 了现场测试 ， 分析了车辆 、 轨道、 桥梁 、 地面等不同部 位 的振 动 特 点 ； 麦 Ｊｋ ｂｅ ｒｅ 对 铁 路 交通 引 起 的地 面 振 动进 行 了测试 ， 图找 出路 基 附 近 的地 面 丹 ａｏ ｓｎＪ ｇｎ ｏ 试 振动水平与交通运输量及轨道参数之间的关系， 确定不同类型场地土的振动随距 离的衰减规律 ； 晓燕 雷 从 车辆 一 轨 道相 互 作用 研 究指 出 ， 当列 车 以一 定 速度 通 过轨 道 时 ， 辆 和轨 道在 各个 方 向均产 生 振 动 ， 车 并 分析 了其主要原 因； 边学成 、 ］ 曹艳梅 等从数值方面对轨道交通系统诱发地基及建筑物振动进行 了分析； 夏禾 及高广运 对轨道交通引起的地面振动进行 了实测 ， 为研究地面振动提供 了大量的试验结论 。
第 ２ 卷第 ４ ８ 期
２ １年 ８ ０１ 月
华 东 交 通 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｅａ ｔ Ｃｈ Ｊ ａ ｔ ｎｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｒａ ｆ ｓ ｍａ ｉｏ ｏ ｉ ｅ ｓｔ ｙ
Ｖ ｌ ２ Ｎｏ ４ ｏ ｒ＿Байду номын сангаас ．
Ａｕｇ．２０１ ， １
文章编号 ：０ ５０ ２ （０ １０ ．０ ９０ １０ ．５３ ２ １ ）４０ １ ．４
测点 ， 分别设在距轨道 中心线水平距离 ３ ，Ｏ ５ 和 ６ Ｉ ０ ４ ，０ ０Ｔ １
收稿 日期 ：０ １ ４２ ２ １． ．２ ０
基金项 目： 国家 自然科学基金项 目（０ ７ ０ ９ ； ５ ９ ８ ９ ） 江西省优势科技创新 团队计划项 目（２ １ １ １ ） ［ ０ ０ ２ ０ 作者简介 ： 腾（ ９ ７ ， 硕士研究生 ， 刘 １８ 一） 男， 研究方 向为高速轨道动力学 。
ｚ振 级分析和 １ 倍频程分析 。分析结果表 明， ／ ３ 列车 以２ ０ ３０ｋ ｈ 高速运行 时， ５ ～ ５ ｍ・－ 在距轨道 中心线水平距 离３ ～ ０ｍ处 ， ０６ 地
面振动 随列车速度的提 高而增 大 ； 面振动能量主频在 ４ ｚ 地 ０Ｈ 左右 ； 地面各处振动 呈波动式 变化 ， 随距 离传播规 律是平均每
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／ 口． ；１ ０
（） ２
１ ０ｍ减 少 ２ ３ｄ 且 高 频 振 动 的 衰 减 速 度 大 于低 频振 动 的 衰 减 速 度 ， 离振 源 处 以低 频 振 动 为主 。 — Ｂ， 远
关键词 ： 高速铁路 ； 面振动 ； 地 振动特性 中图分类号 ： Ｂ ３ Ｔ ５ 文献标识码 ： Ａ
随着我国经济的迅速发展 ， 交通 问题 的 日益突出， 高速铁路 以其运量大 、 能耗低 、 占地小 、 安全可靠等 特点 ， 成为解决交通问题 的重要手段 ； 但是列车运行产生的环境振动问题也 日益频繁 ， 从而对临近建筑物 及地下管道 、 精密仪器和设备等产生了不可忽略的负面影响。国际上已把环境振动列入 国际七大公害之
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路基 ‘
ｖ 振动测试 点 一
由滑 动 层 、 座 板 、 Ａ砂 浆 层 、 道 板 、 向挡 块 组 成 ， 底 Ｃ 轨 侧 再 铺 设 ６ ｇ ｍ－ ５０ｍ长 钢 轨 ， ０ｋ ・ ０ 的 实行 无 缝 焊接 。整 条线 路 水 平 误 差 不超 过 ０１ ．ｍｍ。 测 试 地 点 在 路 基 附 近 ５ ０ｉ范 ０ ｌ ｒ 围 内为 自由场 地 ， 质条 件 为粉 沙 土 、 质沙 土 、 质 粘土 地 粘 沙 地 层 。测 点 布 置 如 图 １ 示 ， 自 由场地 内共 布 置 了 ４ 所 在 个
２ ０
华 东 交 通 大 学 学 报
处 。测试采用东华 ５２ 动态采集仪、 Ｍ５Ａ的理音振动采集仪 ， ９０ Ｖ ３ 采样频率为５ ０ ｚ共测试 ３ 趟列车。 ０ ， Ｈ ０
２ 测 试 数 据处 理 方 法
对测得 的数据进行功率谱分析 、 振级分析和 ｌ 倍频程分析。采用韦尔奇法… ｚ ／ ３ 来给出振动信号的功 率谱密度函数估计 。按照我国的城市区域环境振动标准 Ｇ １０ ０１８ 规定 ， Ｂ ０７ ９８ 采用 ＩＯ ６ １ ｌ 倍频 的 Ｓ ２３ 的 ／ ３ 计算方法 ， 出地面振动加速度级（ 得 简称振级 ） 。振动加速度级 Ｖ Ｌ Ａ 是根据各 中心频率 的有效值按照下面 公式计算得到 ：
００ ｌ＼振ｕ 口２ 振 ‘ 振口 ｌ 振口 ＇ ３ ｜ ４ ．
３ Ｉ ０ ｍ 【
４ ｈ ０Ｉ
５ ｍ ’ Ｏ ６ Ｏ ｍ
图１ 测点分布示意图
Ｆ ｇ １ Ｄｉｔ ｕ ｏ ｆ ｂ ｅ ｖ ｎ ｏ ｎ ｓ ｉ ． ｓ Ｈｂ ｆ ｎ ｏ ｓ ｒ ｉ ｇ ｐ ｉ ｔ ｉ ｏ
高速铁 路沿线地面环境振动特性 的实测与分析
刘 腾 ， 晓 燕 ， 庆 杰 雷 刘
（ 华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究 中心 ， 江西 南 昌 ３ ０ １ ） ３ ０ ３
摘要 ： 通过对我 国某 高速铁路路基 区段 高速列车 引起 的周 围环境地 面振动进行现场 实测 ， 根据测试数据进行 了功率谱分析 、
文章给出了我国高速铁路诱发沿线地面振动的实测分析 ， 在频域内对测试数据进行 了深人分析 ， 据此 分析了高速铁路诱发环境振动在频域内的传播规律和分布特点。
１ 测 试 简 况
全 线 由高架 桥 梁 、 隧道 和路 基 组成 。高 架桥 梁 轨道 系 统 采用 的是 Ｃ Ｔ Ｉ型板 式无 碴轨 道 系统 ， 面系结 构 依次 Ｒ ＳＩ 桥
一
…
，
并已开始着手研究振动污染规律 、 振动产生的原因、 传播路径与控制方法以及对人体的危害等问题 。
关于轨道交通系统诱发的环境振动， 国内外学者利用各种方法进行 了大量研究。 日 本学者Ｔ ｕ ｋｋ瞳 ． ｊ ａｅ Ｆｉ 、 吉冈修ｂ 等就新干线高速列车对环境振动 的影响进行 了现场测试 ， 分析了车辆 、 轨道、 桥梁 、 地面等不同部 位 的振 动 特 点 ； 麦 Ｊｋ ｂｅ ｒｅ 对 铁 路 交通 引 起 的地 面 振 动进 行 了测试 ， 图找 出路 基 附 近 的地 面 丹 ａｏ ｓｎＪ ｇｎ ｏ 试 振动水平与交通运输量及轨道参数之间的关系， 确定不同类型场地土的振动随距 离的衰减规律 ； 晓燕 雷 从 车辆 一 轨 道相 互 作用 研 究指 出 ， 当列 车 以一 定 速度 通 过轨 道 时 ， 辆 和轨 道在 各个 方 向均产 生 振 动 ， 车 并 分析 了其主要原 因； 边学成 、 ］ 曹艳梅 等从数值方面对轨道交通系统诱发地基及建筑物振动进行 了分析； 夏禾 及高广运 对轨道交通引起的地面振动进行 了实测 ， 为研究地面振动提供 了大量的试验结论 。
第 ２ 卷第 ４ ８ 期
２ １年 ８ ０１ 月
华 东 交 通 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｅａ ｔ Ｃｈ Ｊ ａ ｔ ｎｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｒａ ｆ ｓ ｍａ ｉｏ ｏ ｉ ｅ ｓｔ ｙ
Ｖ ｌ ２ Ｎｏ ４ ｏ ｒ＿Байду номын сангаас ．
Ａｕｇ．２０１ ， １
文章编号 ：０ ５０ ２ （０ １０ ．０ ９０ １０ ．５３ ２ １ ）４０ １ ．４
测点 ， 分别设在距轨道 中心线水平距离 ３ ，Ｏ ５ 和 ６ Ｉ ０ ４ ，０ ０Ｔ １
收稿 日期 ：０ １ ４２ ２ １． ．２ ０
基金项 目： 国家 自然科学基金项 目（０ ７ ０ ９ ； ５ ９ ８ ９ ） 江西省优势科技创新 团队计划项 目（２ １ １ １ ） ［ ０ ０ ２ ０ 作者简介 ： 腾（ ９ ７ ， 硕士研究生 ， 刘 １８ 一） 男， 研究方 向为高速轨道动力学 。
ｚ振 级分析和 １ 倍频程分析 。分析结果表 明， ／ ３ 列车 以２ ０ ３０ｋ ｈ 高速运行 时， ５ ～ ５ ｍ・－ 在距轨道 中心线水平距 离３ ～ ０ｍ处 ， ０６ 地
面振动 随列车速度的提 高而增 大 ； 面振动能量主频在 ４ ｚ 地 ０Ｈ 左右 ； 地面各处振动 呈波动式 变化 ， 随距 离传播规 律是平均每