地铁隧道不同轨道结构形式对建筑物减振的仿真分析.pdfVIP

铁 道 建 筑 1l0 RailwayEngineering 文章编号：1003—1995(2011)01—0110—04 地铁隧道不同轨道结构形式对建筑物减振的仿真分析 马 莉 ，宣 言 ，马 筠 ，孙成龙 (1．中国铁道科学研究院 铁道科学技术研究发展中心，北京 100081； 2．中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所 ，北京 100081) 摘要：建立隧道一土层一某建筑物的二维有限元模型 ，分别施加整体道床和钢弹簧浮置板道床区段 的实 测边墙竖向加速度，计算出不同轨道结构形式下建筑物的振动响应。计算结果表明，埋深相同时钢弹簧 浮置板道床相对于整体道床可使邻近建筑物竖向振动加速度减小约80％；采用整体道床 时邻近建筑的 竖向振动加速度随隧道埋深增大迅速减小，而采用钢弹簧浮置板道床时建筑竖向振动加速度随埋深增 大减小缓慢 。 关键词 ：有限元模型 整体道床 钢弹簧浮置板道床 竖向振动 中图分类号 ：U451．3 文献标识码 ：B 目前 ，国家大力发展城市轨道交通以解决人们 出 计算采用了如下假定 ：①地铁隧道线路方向的长 行需求 ，随着城市轨道交通的迅速发展，地铁列车振动 度远大于横断面的尺寸 ，隧道沿线路方向的应变可以 对建筑物的影响而引起的减振降噪等问题 日益受到人 忽略不计 ，问题简化为平面应变问题；②假定土体为各 们的关注。建立隧道一土层一建筑物的二维有限元模 向同性弹性体 ；③土体与建筑物基础界面满足位移协 型 ，计算出不同轨道结构形式下建筑楼层 的振动加速 调条件 ，两者之间的连接采用共用节点的方式。 度 ，分析不同轨道结构形式下地铁振动对地表邻近建 基于上述假定 ，应用 ABAQUS有限元软件进行仿 筑物振动响应的影响。 真计算 。模型中土体总长度1300nl(隧道中心线右侧 长度为 800in，左侧长度为500m)，土体厚度 110m， 1 工程概况 远大于建筑物横向尺寸。模型采用平面应变单元 ，单 北京地铁 4号线规划时，在距拟建地铁隧道中心 元最小尺寸为 0．5m，网格在隧道附近加密。土层两 线274m处有一存放精密仪器 的建筑物 ，该楼为4层 端定义为 自由边界，基底定义为固定边界。由于虚拟 框架结构 ，精密仪器存放室位于大楼 4层。为了达到 边界的设置会引起振动波 的边界反射 ，因此将土层边 较好的减振效果 ，需要对 比不同埋深时 ，采用整体道床 界处两层单元的阻尼放大避免振动波的反射。 和钢弹簧浮置板道床时该楼的振动响应。地质勘测资 计算模型中隧道断面尺寸外径取 6．0in，内径取 料显示，该楼附近土体大致可分为3层 ，地表至地下 2 5．4m，衬砌混凝土等级 为 C30。考虑不 同埋深 的影 m为砂质黏土 ，地下 2m至地下 5m为粉砂 ，地表 5m 响 ，隧道拱顶距离地面分别为 20m、25in、30in和 35 以下为砂质黏土。 ITI，隧道断面网格图如图 1所示，整体模型图见图2。 取大楼 的一榀框架进行仿真计算 ，柱截面尺寸 2 模型建立 口 图 1 隧道断面网格 图 图2 整体模型图 O．5In×0．5m，梁截面尺寸0．35m ×0．20ITI；计算时 收稿 日期：2010—09-15；修回 日期 ：2010．10—20 作者简介：马莉(198O一 )