楊娜　王民　張帥

摘要：以北京南站大跨度站廳為工程背景，根據(jù)荷載實(shí)際作用位置進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力時(shí)程分析；通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果確定高架站廳現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置方案，獲取高架站廳關(guān)鍵位置的動(dòng)力響應(yīng)。對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析表明，列車類型與荷載作用位置對(duì)高架站廳結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)影響明顯。參照振動(dòng)舒適度標(biāo)準(zhǔn)，高架站廳結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)振動(dòng)強(qiáng)度接近甚至超過(guò)規(guī)范限值，而現(xiàn)場(chǎng)煩惱率實(shí)際值與其理論值不符，說(shuō)明現(xiàn)有結(jié)構(gòu)舒適度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)并不適合直接用于“房橋合一”結(jié)構(gòu)體系的高架站廳結(jié)構(gòu)的舒適度評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：房橋合一；直通列車；動(dòng)力響應(yīng)；舒適度

中圖分類號(hào)：U441.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

為滿足零換乘、多模式交通轉(zhuǎn)換和交通流線的立體化，大型鐵路客運(yùn)站多采用“房橋合一”結(jié)構(gòu)體系，以實(shí)現(xiàn)足夠的轉(zhuǎn)換空間和多種交通方式銜接。由于列車在“房橋合一”軌道層結(jié)構(gòu)上通過(guò)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)振動(dòng)效應(yīng)明顯，因此，車致振動(dòng)響應(yīng)特征分析及結(jié)構(gòu)舒適度問(wèn)題研究對(duì)該類結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)和使用具有重要意義。

自1825年英國(guó)修建第一條鐵路，列車荷載引起的振動(dòng)問(wèn)題便得到了廣泛的關(guān)注。Yoshioka建立高速列車高架橋地基土相互作用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬分析，并對(duì)新干線高速列車對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力測(cè)試，研究了地面、橋梁與列車的振動(dòng)特征。章關(guān)永、劉進(jìn)明通過(guò)環(huán)境激勵(lì)方法對(duì)上海盧浦大橋進(jìn)行了動(dòng)力特性試驗(yàn)。劉哲以某城市軌道交通三跨的連續(xù)橋梁結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，對(duì)地震與列車作用下的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了分析。以上研究主要集中在橋梁系統(tǒng)的動(dòng)力特性分析，國(guó)內(nèi)外關(guān)于“房橋合一”結(jié)構(gòu)的研究主要分布在荷載組合、設(shè)計(jì)和施工及地震響應(yīng)分析與抗震設(shè)計(jì)方法方面，對(duì)于大跨度站廳在列車荷載作用下的動(dòng)力特性研究較少。

結(jié)構(gòu)舒適度問(wèn)題隨著振動(dòng)問(wèn)題的日益突出而被提出，何浩祥、閆維明等通過(guò)建立人與結(jié)構(gòu)耦合的動(dòng)力平衡方程，研究了結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)與影響人舒適度的重要因素，提出了基于小波包變換求得頻帶能量的舒適度評(píng)價(jià)方法；宋志剛等考慮了人主觀反應(yīng)判斷的模糊性與對(duì)振動(dòng)刺激感受的隨機(jī)性，系統(tǒng)地研究了振動(dòng)舒適度問(wèn)題，基于大量實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù)提出了能夠量化任意振動(dòng)水平下干擾反應(yīng)比例的模型——煩惱率模型。Crolla等通過(guò)對(duì)車輛座椅懸架性能的度量與人體舒適度的研究，提出吸收功率法（AP法）來(lái)評(píng)價(jià)車輛及交通工具的舒適性。以上舒適度評(píng)價(jià)方法的建立均基于標(biāo)準(zhǔn)，然而“房橋合一”具有結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜與多重荷載作用的特征，與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的適用場(chǎng)所存在差異。

本文以北京南站大跨度站廳為工程背景，針對(duì)通過(guò)列車在不同因素作用下對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響以及車致結(jié)構(gòu)振動(dòng)舒適度評(píng)價(jià)規(guī)程適用性問(wèn)題開(kāi)展研究。根據(jù)通過(guò)列車實(shí)際作用軌線位置以及結(jié)構(gòu)動(dòng)力時(shí)程分析的數(shù)值模擬結(jié)果，確定高架站廳現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置方案。通過(guò)車致振動(dòng)效應(yīng)實(shí)測(cè)獲取高架站廳關(guān)鍵位置的動(dòng)力響應(yīng)，與現(xiàn)行舒適度評(píng)價(jià)規(guī)范對(duì)比分析。實(shí)測(cè)結(jié)果可為大跨度結(jié)構(gòu)舒適度評(píng)價(jià)體系的建立提供參考依據(jù)。

1工程背景

北京南站是2008年投入使用的綜合樞紐客站，坐落于北京市永外大街，地下3層地上2層。地下層為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，框架柱為矩形鋼筋混凝土柱；地面層為軌道層，鋼框架結(jié)構(gòu)，框架柱為矩形鋼管混凝土柱，框架梁為鋼箱梁；地上二層為鋼結(jié)構(gòu)剛架，結(jié)構(gòu)剖面如圖1所示。站房結(jié)構(gòu)平面呈橢圓形，結(jié)構(gòu)沿長(zhǎng)軸方向設(shè)置2道橫向變形縫，使結(jié)構(gòu)分為3大塊，中間部分平面呈鼓形，上下兩側(cè)部分呈半圓形。北工區(qū)為普速車場(chǎng)設(shè)到發(fā)線5條，3座站臺(tái)，其中3號(hào)、4號(hào)軌道為直通車道，不減速行駛經(jīng)過(guò)站房結(jié)構(gòu)。高架站廳結(jié)構(gòu)最大跨度為40.5 m，導(dǎo)致樓蓋結(jié)構(gòu)自振頻率較低，且其主要為人群活動(dòng)區(qū)域，因此本文對(duì)直通列車荷載作用下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性與舒適度評(píng)價(jià)規(guī)范的適用性開(kāi)展研究。

2實(shí)驗(yàn)方案

直通列車行駛軌線3號(hào)、4號(hào)軌道對(duì)稱分布在軸線Q兩側(cè)，由框架結(jié)構(gòu)空間布置可知構(gòu)件力的傳遞途徑，輪軌作用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)振動(dòng)一部分通過(guò)承軌梁、框架柱向下傳遞至地下層結(jié)構(gòu)，另一部分通過(guò)框架柱向上傳遞至候車廳，可以假定候車廳的振動(dòng)響應(yīng)沿軸線Q處的主梁對(duì)稱分布。為準(zhǔn)確獲取結(jié)構(gòu)響應(yīng)較大的節(jié)點(diǎn)位置，以布置測(cè)點(diǎn)獲取結(jié)構(gòu)關(guān)鍵位置的加速度響應(yīng)，對(duì)結(jié)構(gòu)模型施加列車移動(dòng)荷載，進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析，其施加位置如圖2所示。

2.1列車荷載模型

文獻(xiàn)均建立了車橋耦合體系研究動(dòng)力特性，本文僅考慮列車荷載的周期性，采用移動(dòng)荷載模型進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析，列車荷載模型如圖3所示。d₁為軸間距，d₂為轉(zhuǎn)向架中心距，L為車廂長(zhǎng)度，軸重簡(jiǎn)化為集中力P，列車運(yùn)行速度為v。本文以拖車25 t的列車參數(shù)為例，在列車移動(dòng)荷載模型中，軸間距d₁為2.5 m，轉(zhuǎn)向架中心距d₂為18 m，車廂長(zhǎng)度L為26.6 m，軸重P為165 kN，車輛運(yùn)行速度v為80 km/h。

2.2數(shù)值模擬結(jié)果分析

提取大跨度站廳結(jié)構(gòu)振動(dòng)加速度響應(yīng)，繪制加速度響應(yīng)分布云圖，列車移動(dòng)荷載加載于3號(hào)、4號(hào)軌道，高架站廳結(jié)構(gòu)響應(yīng)分布如圖4和圖5所示，其中橫縱坐標(biāo)為結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系x，y，單位為mm。

模擬結(jié)果與概念分析較為一致，車致振動(dòng)沿框架柱向上傳遞至候車廳結(jié)構(gòu)，振動(dòng)由主梁傳遞至次梁與樓板，響應(yīng)均沿列車行駛軌線呈近似對(duì)稱分布；響應(yīng)最大的節(jié)點(diǎn)均分布在邊界處；結(jié)構(gòu)開(kāi)洞處響應(yīng)較大，如中部?jī)蓚€(gè)封閉區(qū)域。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)商埠布置及結(jié)構(gòu)響應(yīng)分布情況，在圖4虛線框A，B，C區(qū)域內(nèi)布置加速度傳感器，獲取結(jié)構(gòu)關(guān)鍵位置的動(dòng)力響應(yīng)。試驗(yàn)荷載為通過(guò)3號(hào)、4號(hào)軌道不減速的直通列車，包括客車、貨車及車頭，其工況見(jiàn)表1。

2.3測(cè)點(diǎn)布置

測(cè)試采用KD1300C垂直傳感器進(jìn)行信號(hào)拾取，KD5008C型放大器進(jìn)行信號(hào)放大，然后采用INV3018型智能數(shù)據(jù)采集分析儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，以獲取結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的動(dòng)力響應(yīng)，采樣頻率為600 Hz。測(cè)試分ABC三區(qū)進(jìn)行，每區(qū)12個(gè)測(cè)點(diǎn)，共36個(gè)測(cè)點(diǎn)，其中編號(hào)為1，2，3，4的測(cè)點(diǎn)為參考點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置如圖6～圖8，具體結(jié)構(gòu)布置位置見(jiàn)表2。

3實(shí)測(cè)結(jié)果分析

3.1結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性分析

車致結(jié)構(gòu)振動(dòng)原始信號(hào)的頻譜分析表明振動(dòng)頻帶為25～110 Hz，能量主要集中在50～100 Hz，因此提取25～110 Hz頻帶內(nèi)信號(hào)進(jìn)行濾波降噪，客車與貨車的加速度時(shí)程曲線相同，如圖9所示，車頭引起的結(jié)構(gòu)加速度響應(yīng)曲線如圖10所示。

客貨列車駛?cè)虢Y(jié)構(gòu)前，結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)較小，隨著列車駛進(jìn)結(jié)構(gòu)，振動(dòng)響應(yīng)逐漸增大，達(dá)到最大后降低至穩(wěn)定狀態(tài)，隨著列車駛出結(jié)構(gòu)，振動(dòng)響應(yīng)幾乎衰減至零，有明顯的振動(dòng)衰減過(guò)程；車頭引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)時(shí)程曲線盡管有明顯的增大和衰減的過(guò)程，但達(dá)到峰值后并沒(méi)有平穩(wěn)作用時(shí)段，雖然車頭作用過(guò)程僅為客貨列車作用時(shí)間的0.3倍，但其對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)沖擊力高達(dá)客貨車的5倍。文獻(xiàn)給出南京南站在列車制動(dòng)與啟動(dòng)作用下的軌道層結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)時(shí)程圖，響應(yīng)增大、衰減速度較快，沒(méi)有明顯的變化過(guò)程。文獻(xiàn)給出列車荷載作用下橋梁跨中位置的加速度響應(yīng)存在明顯的周期性，但沒(méi)有明顯的增大和衰減過(guò)程。上述結(jié)果表明，可根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的時(shí)程曲線特征判斷荷載類型。

分別繪制客貨列車與車頭作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)頻譜圖如圖11和圖12所示，客貨車致結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)頻率帶為25～110 Hz，能量主要集中在50～100 Hz，主頻為72 Hz左右，車頭引起梁的振動(dòng)主頻介于74～79 Hz，然而樓板振動(dòng)的主頻為40.8 Hz。這是由于車頭的車體較短，同一位置荷載作用時(shí)間短，振動(dòng)由框架柱向上傳遞至梁，再傳遞到板的過(guò)程中，高頻振動(dòng)信號(hào)迅速衰減造成的。

3.2車型對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響

A區(qū)工況1，3，4，6均為作用在4號(hào)軌線而列車類型不同，將客車、貨車2種車型作用下，各測(cè)點(diǎn)的均方根加速度響應(yīng)繪制成圖13。盡管列車類型均為客車，但其曲線圖并不重合，引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)強(qiáng)度存在一定的差距，這與列車長(zhǎng)度、軸重等其他參數(shù)密切相關(guān)；貨車作用下，部分測(cè)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)與客車重合，甚至低于客車作用，由于2種類型列車的載重差異以及輪軌轉(zhuǎn)向架構(gòu)造不同，對(duì)軌道結(jié)構(gòu)層的激振作用力也不相同，難以斷定其對(duì)結(jié)構(gòu)的沖擊作用力的大小。C區(qū)工況1，6，7，2分別為客車、車頭作用在3號(hào)軌線，圖14所示為各測(cè)點(diǎn)的均方根加速度響應(yīng)，工況1的振動(dòng)強(qiáng)度增大為工況2的2～4倍，說(shuō)明客車荷載導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)振動(dòng)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于車頭。不同工況的結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)規(guī)律呈現(xiàn)相同趨勢(shì)，直觀地反映了結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性。因此，不同車型引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性相同，但是不同列車類型下的結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)水平存在一定的差異性，盡管車頭作用峰值較大，但由于其短時(shí)作用，所以導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)振動(dòng)強(qiáng)度要小于客貨2種車型，其引起的人體不舒適感也會(huì)小于客貨2種車型，但是，無(wú)論哪種列車荷載，其引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)均不容忽視。

3.3荷載位置對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響

A區(qū)工況1，4，6列車荷載作用在4號(hào)軌道，而工況5列車荷載作用在3號(hào)軌道，3種工況下的列車類型均為客車，繪制其RMS加速度如圖15所示，與模型分析結(jié)果一致，列車移動(dòng)荷載作用于3號(hào)軌道對(duì)結(jié)構(gòu)的影響大于4號(hào)軌道。圖16所示為B區(qū)5組工況的結(jié)構(gòu)振動(dòng)強(qiáng)度，3號(hào)軌道車頭導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)大于4號(hào)軌道客車，而前文分析表明客車對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)影響大于車頭，說(shuō)明荷載位置對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響大于列車類型。

3.4Ⅰ區(qū)結(jié)構(gòu)振動(dòng)強(qiáng)度分析

將所有測(cè)點(diǎn)按照A-C的順序繪制于同一個(gè)坐標(biāo)系，如圖17所示。通過(guò)參考點(diǎn)連接3區(qū)結(jié)構(gòu)響應(yīng)，選取一種工況繪制結(jié)構(gòu)響應(yīng)3D平面圖，如圖18所示。

A區(qū)、C區(qū)振動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)相同，縱向梁上測(cè)點(diǎn)振動(dòng)響應(yīng)相對(duì)小于橫向主梁的振動(dòng)強(qiáng)度，這是由于振動(dòng)沿著框架柱向上傳遞至主梁，再傳遞給次梁，導(dǎo)致次梁振動(dòng)強(qiáng)度小于主梁。最大響應(yīng)均出現(xiàn)在B區(qū)測(cè)點(diǎn)2及其縱向測(cè)點(diǎn)位置處，B區(qū)結(jié)構(gòu)響應(yīng)普遍較大。原因有二：其一，B區(qū)主梁較AC區(qū)主梁跨度大，剛度相對(duì)小，在外荷載作用下更容易產(chǎn)生振動(dòng)；其二，由建筑構(gòu)造可知B區(qū)和AC區(qū)由檢票口開(kāi)洞斷開(kāi)，而AC區(qū)橫梁端點(diǎn)均有斜柱將振動(dòng)上傳至屋蓋，同等振動(dòng)強(qiáng)度下，B區(qū)振動(dòng)能量由梁板結(jié)構(gòu)全部吸收，而AC區(qū)部分振動(dòng)能量由屋蓋承擔(dān)。由此可推斷候車廳中央坐席區(qū)的振動(dòng)強(qiáng)度大于兩側(cè)客流疏散區(qū)。

4“房橋合一”結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)特征

“房橋合一”結(jié)構(gòu)作為新型結(jié)構(gòu)體系，目前對(duì)于其結(jié)構(gòu)振動(dòng)特征缺乏認(rèn)識(shí)，基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析結(jié)果可為該類結(jié)構(gòu)體系工程設(shè)計(jì)指南的不斷完善提供參考。結(jié)構(gòu)剖面與列車行駛位置如圖19所示，列車由遠(yuǎn)及近行駛至距離結(jié)構(gòu)100 m直到車尾離開(kāi)結(jié)構(gòu)至100 m處，其車致結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)如圖20所示。上述測(cè)試分析總結(jié)該類結(jié)構(gòu)體系振動(dòng)響應(yīng)的特征如下：

1）車致結(jié)構(gòu)振動(dòng)由土層傳遞與結(jié)構(gòu)傳遞兩部分振動(dòng)構(gòu)成。如圖19和圖20所示，列車由遠(yuǎn)及近行進(jìn)至距離軌道層結(jié)構(gòu)100 m時(shí)，結(jié)構(gòu)開(kāi)始產(chǎn)生振動(dòng)響應(yīng)，其傳播介質(zhì)為土層，隨著振動(dòng)源向結(jié)構(gòu)不斷移動(dòng)，振動(dòng)響應(yīng)峰值由0逐漸增大到近0.028 m/s²；列車勻速通過(guò)軌道層結(jié)構(gòu)時(shí)，其引起的高架站廳結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)峰值劇烈增大為0.04 m/s²，近1.2 s內(nèi)降低至穩(wěn)定值0.017 m/s²；隨著車尾離開(kāi)結(jié)構(gòu)，響應(yīng)峰值由0.017 m/s²逐漸衰減至0 m/s²。

2）如圖19所示，列車通過(guò)軌道層結(jié)構(gòu)時(shí)，其上高架站廳距離結(jié)構(gòu)邊界約50 m范圍內(nèi)的A和C區(qū)域，其加速度振動(dòng)級(jí)的范圍為71～89 dB，而結(jié)構(gòu)中部區(qū)域近70 m范圍的B區(qū)域，其加速度振動(dòng)級(jí)的范圍為74～92 dB，由于梁跨度不同，兩者振動(dòng)強(qiáng)度平均相差3 dB。

3）采用主次梁結(jié)構(gòu)的高架站廳，其在列車激勵(lì)下，振動(dòng)由框架柱向上傳遞至主梁，由主梁再依次分配給次梁與樓蓋，振動(dòng)能量最終由樓蓋消耗。因而，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需綜合考慮構(gòu)件剛度與力的傳遞途徑。

4）測(cè)點(diǎn)沿框架柱正線對(duì)稱分布，其加速度振動(dòng)級(jí)的衰減規(guī)律如圖21所示，框架柱正線上方的測(cè)點(diǎn)振動(dòng)強(qiáng)度較大，振動(dòng)強(qiáng)度隨著距離的增大而逐漸衰減，正線距離大于2.1 m時(shí)，其衰減速度增大，正線距離為4.2 m時(shí)，部分工況的振動(dòng)級(jí)剛好達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值75 dB，由衰減趨勢(shì)及振動(dòng)強(qiáng)度可推斷距離正線8.4 m以外的區(qū)域其振動(dòng)強(qiáng)度滿足國(guó)家振動(dòng)限值要求。

5舒適度評(píng)價(jià)方法探討

“房橋合一”結(jié)構(gòu)的大跨度站廳，在多種振動(dòng)荷載作用下，振動(dòng)水平極易達(dá)到人體感知閾限。本文采用ISO 2631規(guī)定的1/3倍頻程計(jì)權(quán)計(jì)算方法，獲得所有工況下的Z向加速度振動(dòng)級(jí)。

目前環(huán)境振動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有統(tǒng)一的模式，ISO及美國(guó)等國(guó)家制定了建筑物內(nèi)的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，其中ISO 2631考慮了振動(dòng)類型及方向，針對(duì)振動(dòng)舒適度評(píng)價(jià)的主要應(yīng)用領(lǐng)域，制定了涵蓋許多建筑物振動(dòng)對(duì)使用者影響的限值；美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《人承受建筑物內(nèi)振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的振動(dòng)限值比ISO標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格一些。我國(guó)和日本則針對(duì)廣義的環(huán)境保護(hù)提出了環(huán)境振動(dòng)的限值，且僅考慮了人體最敏感的z向振動(dòng)，針對(duì)不同使用場(chǎng)所制定了環(huán)境振動(dòng)限值。

選取規(guī)范ISO 2631-2，美國(guó)的ANSIS329，日本的《振動(dòng)限值法》以及中國(guó)的《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》中與客運(yùn)站環(huán)境較接近的適用場(chǎng)所，將站廳實(shí)際振動(dòng)強(qiáng)度與規(guī)范限值對(duì)比，如圖22至圖24所示。結(jié)構(gòu)計(jì)權(quán)振動(dòng)級(jí)基本上均超過(guò)日本限值，大部分超出了中國(guó)限值，極少部分測(cè)點(diǎn)振動(dòng)級(jí)超出了美國(guó)限值，ISO標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)沒(méi)有那么嚴(yán)格，均大于測(cè)點(diǎn)振動(dòng)級(jí)值。按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，站廳結(jié)構(gòu)的振動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到了旅客所不能接受的水平，理論上超出了人體舒適的界限，必然引起絕大多數(shù)旅客產(chǎn)生干擾反應(yīng)，但是現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究結(jié)果表明僅存在10%的旅客產(chǎn)生煩惱率，規(guī)范限值與實(shí)際煩惱率并不吻合，說(shuō)明現(xiàn)行規(guī)范要求過(guò)于嚴(yán)格，并不適合直接用于“房橋合一”結(jié)構(gòu)體系的高架站廳結(jié)構(gòu)的舒適度評(píng)價(jià)。

盡管諸如“房橋合一”結(jié)構(gòu)的大型鐵路客運(yùn)站的振動(dòng)強(qiáng)度較高，由于其復(fù)雜的使用環(huán)境和旅客期望值的降低，實(shí)際產(chǎn)生的煩惱率遠(yuǎn)低于其理論值，因而在對(duì)“房橋合一”的大跨度結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和適用性評(píng)價(jià)時(shí)，可適當(dāng)提高振動(dòng)限值以放寬舒適度評(píng)價(jià)要求，其放寬界限需結(jié)合實(shí)測(cè)振動(dòng)強(qiáng)度與人的實(shí)際煩惱率進(jìn)一步研究和討論。

6結(jié)論

1）“房橋合一”高架站廳結(jié)構(gòu)的車致振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)具有明顯的增大、衰減過(guò)程，其振動(dòng)頻率分布在25～110 Hz，70 Hz對(duì)應(yīng)的幅值較大，而車頭引起的樓板振動(dòng)主頻為40.8 Hz，可用于荷載類型的判斷。列車由遠(yuǎn)及近行駛至距離結(jié)構(gòu)軌道層100 m時(shí)，由土層傳遞的車致振動(dòng)開(kāi)始引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)響應(yīng)，其響應(yīng)峰值由0 m/s²逐漸增大到近0.028 m/s²，該類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮土層傳遞的振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

2）盡管不同列車類型引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性相同，但其造成的結(jié)構(gòu)振動(dòng)強(qiáng)度存在差異，呈現(xiàn)如下規(guī)律：客車、貨車>車頭。由于該類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)跨度大，列車動(dòng)力荷載引起的結(jié)構(gòu)加速度振動(dòng)級(jí)的范圍為71～92 dB，其中距離結(jié)構(gòu)邊界約50 m范圍內(nèi)區(qū)域的振動(dòng)強(qiáng)度平均值小于中部區(qū)域70 m范圍內(nèi)區(qū)域3 dB。

3）列車移動(dòng)荷載作用位置對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響大于列車類型。采用主次梁結(jié)構(gòu)的高架站廳，荷載作用于不同位置引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)傳遞途徑相同，均由框架柱向上傳遞至主梁，由主梁再依次分配給次梁與樓蓋，振動(dòng)能量最終由樓蓋消耗。

4）高架站廳的振動(dòng)強(qiáng)度沿垂直于框架柱正線的方向呈現(xiàn)衰減的趨勢(shì)，正線距離大于2.1 m時(shí)衰減速度增大，由振動(dòng)傳播呈現(xiàn)非線性衰減趨勢(shì)可知，在距離正線8.4 m以外的結(jié)構(gòu)響應(yīng)小于75 dB。

5）現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)大跨度結(jié)構(gòu)舒適度時(shí)，規(guī)范限值與實(shí)際煩惱率并不吻合，因其要求過(guò)于嚴(yán)格，并不適合直接用于“房橋合一”結(jié)構(gòu)體系的高架站廳結(jié)構(gòu)舒適度評(píng)價(jià)，因而在對(duì)這類結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和適用性評(píng)價(jià)時(shí)，可適當(dāng)提高振動(dòng)限值以放寬舒適度評(píng)價(jià)要求，其放寬界限需結(jié)合實(shí)測(cè)振動(dòng)強(qiáng)度與人的實(shí)際煩惱率進(jìn)一步研究和討論。