鄔玉斌 宋瑞祥 何蕾 劉必?zé)?/p>

摘要：以某地鐵車輛段咽喉區(qū)地鐵地面線臨近新建結(jié)構(gòu)為對(duì)象，在場(chǎng)地土與建筑室內(nèi)樓板振動(dòng)測(cè)試分析的基礎(chǔ)上，采用三維有限元分析方法，系統(tǒng)地研究了地屏障對(duì)建筑樓板的隔振效果及參數(shù)影響規(guī)律，計(jì)算結(jié)果表明：樓板地鐵振動(dòng)響應(yīng)與其自振特性密切相關(guān)，地屏障材料、埋深及實(shí)施位置對(duì)隔振效果影響明顯，不同樓層、房間的減振效果差異較大且規(guī)律性差，但經(jīng)優(yōu)化的隔振屏障對(duì)建筑樓板的平均減振效果能達(dá)5dB以上。研究成果可為隔振屏障在地鐵振動(dòng)控制中的工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：隔振屏障;隔振效果;軌道交通;地鐵振動(dòng);數(shù)值仿真

中圖分類號(hào)：TU352.1;TB535文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：i004-4523（2020）02-0322-09

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2020.02.012

引言

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，地鐵線路距離建筑結(jié)構(gòu)越來(lái)越近，由此引發(fā)的振動(dòng)噪聲問(wèn)題愈發(fā)突出，對(duì)于臨近已開(kāi)通地鐵線路的新建結(jié)構(gòu)，當(dāng)無(wú)法采取高級(jí)別軌道減振措施時(shí)，可采用隔振屏障和建筑結(jié)構(gòu)自身振動(dòng)控制措施。建筑結(jié)構(gòu)自身振動(dòng)控制包括建筑基礎(chǔ)設(shè)置彈簧隔振支座或鋪設(shè)彈性墊層以及房中房結(jié)構(gòu)等形式，該類措施需同建筑結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)與實(shí)施;隔振屏障是通過(guò)振波的反射、散射和衍射效應(yīng)，達(dá)到隔斷或減小振動(dòng)能量傳播的作用，該類措施受地鐵線路運(yùn)營(yíng)和建筑建設(shè)條件的影響相對(duì)較小。

隔振屏障分為連續(xù)隔振屏障和非連續(xù)隔振屏障，其中連續(xù)隔振屏障的隔振效果更優(yōu)。人們?cè)缭谏鲜兰o(jì)中葉就對(duì)連續(xù)屏障隔振性能進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析和試驗(yàn)研究，Woods（1968年）對(duì)隔振溝的隔振效果進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，以振動(dòng)衰減系數(shù)作為隔振效果評(píng)價(jià)量，給出了隔振溝設(shè)計(jì)原則;Adam等研究了空溝和填充溝渠屏障的隔振效果，得出空溝可以減少80%的振動(dòng)。由于空溝施工和維護(hù)難度大，很少應(yīng)用于實(shí)際工程，取而代之的是各種材料填充起來(lái)的隔振屏障，尤其結(jié)合建筑基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)具有一定的可行性。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)城市軌道交通列車荷載的地屏障隔振特性也開(kāi)展了大量研究并有一些工程應(yīng)用案例。但從國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀看，大多是關(guān)于屏障自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)屏障后方場(chǎng)地土地表的隔振性能研究，關(guān)于隔振屏障對(duì)建筑室內(nèi)樓板的隔振效果研究少見(jiàn)報(bào)導(dǎo)，實(shí)際上隔振屏障對(duì)建筑室內(nèi)樓板的隔振效果影響因素更為復(fù)雜，隔振效果除與屏障本身參數(shù)有關(guān)外，還同屏障與振源及保護(hù)目標(biāo)之問(wèn)的布設(shè)位置、建筑結(jié)構(gòu)及樓板自振特性等諸多因素相關(guān)，場(chǎng)地土的隔振效果不能完全反映建筑室內(nèi)樓板的隔振效果?！陡粽裨O(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50463-2008）中雖規(guī)定了地屏障的設(shè)計(jì)原則和要求，但也沒(méi)有給出設(shè)計(jì)參數(shù)與隔振效果之問(wèn)的物理關(guān)系，目前工程應(yīng)用時(shí)只能定性設(shè)計(jì)，較難量化預(yù)估建筑室內(nèi)樓板的隔振效果。為此，本文以某地鐵車輛段地面線臨近新建建筑為例，在地鐵振動(dòng)現(xiàn)狀詳細(xì)實(shí)測(cè)分析的基礎(chǔ)上，采用大型三維數(shù)值仿真分析方法，研究了地屏障對(duì)建筑室內(nèi)樓板的隔振效果及參數(shù)影響規(guī)律。

1分析對(duì)象概況

1.1地鐵線路與建筑結(jié)構(gòu)概況

建筑結(jié)構(gòu)緊鄰地鐵車輛段咽喉區(qū)，該區(qū)問(wèn)線路為減振墊碎石道床地面線，列車為B型6列編組，運(yùn)行設(shè)計(jì)時(shí)速小于25km/h。建筑受多條地鐵線路振動(dòng)影響，距離最近地鐵線路約為31m，建筑為地下2層/地上18層的框架剪力墻結(jié)構(gòu)，采用筏板建筑基礎(chǔ)，基底埋深9m，結(jié)構(gòu)沿軌道方向長(zhǎng)約105m。圖1為建筑結(jié)構(gòu)與地鐵線路位置平面示意圖。

地鐵車輛段咽喉區(qū)具有多道岔軌縫、小曲率半徑的軌道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，輪軌沖擊振動(dòng)明顯，是車輛段振動(dòng)噪聲影響最嚴(yán)重的區(qū)域，但由于軌道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，該區(qū)段可采取的高等軌道減振措施有限，通常采用減振墊碎石道床控制措施，大量實(shí)測(cè)結(jié)果表明該區(qū)段僅采用軌道源強(qiáng)減振措施不能充分滿足上蓋及周邊臨近敏感建筑開(kāi)發(fā)振動(dòng)控制需求，有必要進(jìn)一步采用隔振屏障或建筑自身振動(dòng)控制措施。為此，本文基于地鐵軌道源強(qiáng)現(xiàn)狀條件，以建筑室內(nèi)樓板振動(dòng)響應(yīng)為評(píng)價(jià)目標(biāo)，對(duì)隔振屏障控制措施效果及參數(shù)影響規(guī)律進(jìn)行研究。

1.2地鐵振動(dòng)現(xiàn)狀測(cè)試分析

為了解地鐵列車運(yùn)行對(duì)場(chǎng)地土及建筑室內(nèi)樓板的振動(dòng)影響現(xiàn)狀，對(duì)場(chǎng)地土地表和建筑室內(nèi)樓板進(jìn)行了地鐵振動(dòng)響應(yīng)同步測(cè)試，共獲得10輛列車進(jìn)庫(kù)振動(dòng)數(shù)據(jù)，加速度傳感器布設(shè)位置如圖2所示。測(cè)點(diǎn)1和測(cè)點(diǎn)2布設(shè)在場(chǎng)地土地表，測(cè)點(diǎn)3-7分別布設(shè)在建筑A房問(wèn)地下2層、地上1，3，5，7層樓板正中心，測(cè)點(diǎn)8布設(shè)在遠(yuǎn)離軌道線路、面積較大房問(wèn)B的樓板正中心，測(cè)試階段房問(wèn)內(nèi)部尚未砌筑隔墻。

圖3分別給出了場(chǎng)地土地表（測(cè)點(diǎn)1）、A房問(wèn)（測(cè)點(diǎn)4）和B房問(wèn)（測(cè)點(diǎn)8）室內(nèi)樓板典型實(shí)測(cè)加速度時(shí)程和頻譜曲線，由圖可知，場(chǎng)地土地鐵振動(dòng)頻率成分主要分布在8-50Hz之問(wèn)，其中最大振動(dòng)頻率峰值為11Hz;A房問(wèn)樓板振動(dòng)頻率分布很集中，存在一非常明顯的38Hz振動(dòng)波峰;B房間樓板振動(dòng)頻率成分豐富，存在多個(gè)振動(dòng)波峰。值得一提的是，A，B房問(wèn)樓板振動(dòng)響應(yīng)在11Hz均出現(xiàn)一個(gè)小波峰，同地鐵振源主頻吻合。

為了分析建筑室內(nèi)樓板自振特性及其對(duì)地鐵振動(dòng)響應(yīng)的影響，對(duì)環(huán)境振動(dòng)下的A，B房問(wèn)樓板正中心振動(dòng)進(jìn)行了測(cè)試分析，圖4為A，B房問(wèn)環(huán)境振動(dòng)下的實(shí)測(cè)加速度曲線及其頻譜圖，由圖可知：在環(huán)境振動(dòng)作用下，A房問(wèn)樓板存在兩個(gè)明顯的頻率振動(dòng)波峰，第1個(gè)最大振動(dòng)頻率為38Hz，應(yīng)該是樓板的豎向自振頻率，同圖3地鐵引起的樓板振動(dòng)響應(yīng)主頻完全相同，說(shuō)明地鐵列車運(yùn)行所致建筑樓板振動(dòng)響應(yīng)特征與其豎向自振頻率密切相關(guān);環(huán)境振動(dòng)作用下B房問(wèn)樓板振動(dòng)頻率波峰較多，其中第1個(gè)最大振動(dòng)頻率為22Hz，對(duì)比圖3地鐵振動(dòng)頻譜曲線可以發(fā)現(xiàn)，B房問(wèn)樓板自振頻譜曲線同地鐵引起的振動(dòng)頻譜曲線形狀相似，進(jìn)一步說(shuō)明了樓板自振特性對(duì)地鐵振動(dòng)響應(yīng)的影響。

對(duì)A，B房問(wèn)樓板進(jìn)行了模態(tài)計(jì)算分析，如圖5所示，A，B房問(wèn)樓板的第1階自振頻率理論計(jì)算結(jié)果分別為38和22Hz，同環(huán)境振動(dòng)實(shí)測(cè)分析結(jié)果吻合，進(jìn)一步證明了建筑室內(nèi)樓板地鐵振動(dòng)響應(yīng)特征主要受其自振特性影響。

圖6給出了8個(gè)測(cè)點(diǎn)10輛列車實(shí)測(cè)加速度有效值的算術(shù)平均值，由圖可知，地下室地板振動(dòng)明顯小于場(chǎng)地土和上層樓板振動(dòng)，B房問(wèn)相比A房問(wèn)距離振源更遠(yuǎn)，但由于該測(cè)點(diǎn)房問(wèn)樓板固有頻率與振動(dòng)源強(qiáng)荷載主頻更加接近，其振動(dòng)加速度值沒(méi)有明顯衰減反而相對(duì)于A房問(wèn)個(gè)別測(cè)點(diǎn)振動(dòng)更大。

2隔振屏障效果計(jì)算分析方法

目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者一般采用數(shù)值仿真或模型試驗(yàn)方法通過(guò)參數(shù)化分析來(lái)研究隔振屏障的隔振性能，這就需要首先建立高效精確的計(jì)算分析方法或試驗(yàn)平臺(tái)。本文首先建立“軌道-巖土-建筑”大型三維有限元模型，通過(guò)振動(dòng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)仿真模型計(jì)算精度進(jìn)行校核驗(yàn)證，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)多工況對(duì)比計(jì)算研究隔振屏障對(duì)室內(nèi)樓板的隔振效果及參數(shù)影響規(guī)律。

2.1計(jì)算模型

在進(jìn)行隔振措施效果計(jì)算分析之前，首先根據(jù)測(cè)試階段場(chǎng)地土、線路及建筑結(jié)構(gòu)資料，建立了“軌道一巖土一建筑”地鐵振動(dòng)現(xiàn)狀三維有限元模型，基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型計(jì)算方法和參數(shù)的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。

圖7為整體有限元模型，計(jì)算模型場(chǎng)地土長(zhǎng)、寬、高分別為146m×150m×30m，依據(jù)地勘資料將場(chǎng)地土等效簡(jiǎn)化為3層，采用solid45實(shí)體單元模擬，每層土體的埋深及物理參數(shù)如表1所示;建筑基底埋深9m，地下1層和2層頂板厚度分別為0.15和0.3m，其他層樓板厚0.1m，建筑總高54.9m，結(jié)構(gòu)墻體及樓板采用shelll81殼單元模擬，結(jié)構(gòu)柱與梁采用beam188梁?jiǎn)卧M。鋼軌與扣件分別采用beam188梁?jiǎn)卧蚦ombine14阻尼彈簧單元模擬。由于在列車荷載作用下，土體及混凝土材料均處于線彈性工作狀態(tài)，因此計(jì)算模型未考慮材料非線性問(wèn)題。整個(gè)模型計(jì)算單元達(dá)21.5萬(wàn)個(gè)。

根據(jù)地鐵振動(dòng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析及相關(guān)國(guó)家規(guī)范對(duì)地鐵環(huán)境振動(dòng)影響評(píng)價(jià)量規(guī)定要求，本文模型積分時(shí)問(wèn)步長(zhǎng)設(shè)為1/512s，可獲取256Hz的振動(dòng)頻率計(jì)算結(jié)果，能夠充分滿足地鐵環(huán)境振動(dòng)頻率計(jì)算精度要求;為平衡計(jì)算精度和計(jì)算成本，模型單元采用疏密結(jié)合的網(wǎng)格劃分策略，對(duì)地鐵振源傳至建筑基礎(chǔ)之問(wèn)的巖土介質(zhì)及建筑樓板單元按關(guān)心波長(zhǎng)的1/6確定網(wǎng)格尺寸，依據(jù)地勘資料本項(xiàng)目場(chǎng)地地表以下20m范圍土體等效剪切波速為275-284m/s，如圖3所示地鐵振動(dòng)主頻小于50Hz，因此計(jì)算模型最小關(guān)心波長(zhǎng)約為5.5m;對(duì)模型不關(guān)心位置處的網(wǎng)格進(jìn)行適當(dāng)放寬。由于模型計(jì)算量巨大，所有工況的動(dòng)力時(shí)程計(jì)算分析均在750萬(wàn)億次/s的工業(yè)云計(jì)算平臺(tái)上完成。

本文采用三維黏彈性人工邊界消除反射波對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，即在模型四周邊界巖土單元節(jié)點(diǎn)上設(shè)置并聯(lián)彈簧一阻尼器元件，其中彈簧元件的彈性系數(shù)Kb及黏性阻尼器的阻尼系數(shù)Cb的計(jì)算公式如下式中

R表示波源至人工邊界的距離，本文模型波源設(shè)為地鐵線路對(duì)稱中心位置;p，G，c分別表示巖土介質(zhì)的密度、剪切模量和波速，法向人工邊界波速取縱波波速，切向人工邊界波速取剪切波波速，各土層參數(shù)基于表1或相關(guān)理論公式推算獲得;參數(shù)a根據(jù)人工邊界的類型及設(shè)置方向取值，根據(jù)文獻(xiàn)[18]的研究結(jié)論，法向邊界取值1.33、切向邊界取值0.67。

由于本文模型采用的是在邊界節(jié)點(diǎn)上施加彈簧一阻尼單元集中處理的方式，因此彈簧一阻尼單元的剛度和阻尼參數(shù)分別由式（1）中的彈性系數(shù)和阻尼系數(shù)乘以節(jié)點(diǎn)代表的等效面積確定，受土體物理參數(shù)、波源距離和單元尺寸共同影響，不同邊界位置彈簧一阻尼單元參數(shù)不相同，為方便邊界單元參數(shù)求解和施加，通過(guò)參數(shù)化建模方法編寫(xiě)了邊界單元參數(shù)自動(dòng)求解和人工邊界施加程序，提高了建模效率。

2.2地鐵荷載模型及輸入

列車荷載模型及輸入是影響數(shù)值計(jì)算精度的最關(guān)鍵因素，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已提出多種求解分析方法，包括經(jīng)驗(yàn)分析法、實(shí)測(cè)分析法和模型分析法等，每種方法分別有各自的特點(diǎn)和適用條件，其中基于地鐵振源實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)測(cè)分析法和模型分析法更為準(zhǔn)確和符合實(shí)際情況，但開(kāi)展振源測(cè)試需協(xié)同地鐵等部門(mén)配合完成，很難實(shí)現(xiàn)。由于無(wú)法獲取實(shí)測(cè)振源數(shù)據(jù)，并綜合考慮本文的研究目的，即重點(diǎn)關(guān)注隔振屏障布設(shè)位置場(chǎng)地土臨近區(qū)域及建筑室內(nèi)樓板地鐵振動(dòng)響應(yīng)，而地鐵軌道及其近場(chǎng)位置振源特性不是本文研究重點(diǎn)，為此本文參考文獻(xiàn)[19]，采用基于場(chǎng)地土實(shí)測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)反演求解列車荷載的研究方法。該種方法求解的輪軌力雖為假定荷載，但能充分保證所關(guān)心位置處的地鐵振動(dòng)計(jì)算精度，尤其對(duì)頻域振動(dòng)具有極高的計(jì)算精度，能夠滿足本文研究需求。

該方法將列車荷載簡(jiǎn)化為由一系列不同幅值正弦力組合而成的力荷載，通過(guò)調(diào)整不同頻率的正弦力的幅值構(gòu)建不同頻率分布特征和強(qiáng)度的人工列車荷載，其列車荷載模型公式可表示如下

為真實(shí)反映由軌道及車輛特征幾何參數(shù)引起的特定地鐵振動(dòng)頻率，建立了細(xì)致的“鋼軌-扣件”軌道模型，依據(jù)列車實(shí)際運(yùn)行速度以及轉(zhuǎn)向架問(wèn)軸距、車輛內(nèi)軸距、車輛問(wèn)軸距等6B列車車體參數(shù)對(duì)計(jì)算模型準(zhǔn)確施加輪軌力，并編寫(xiě)了列車荷載模型求解與施加程序，圖8為列車荷載施加示意圖。首先依據(jù)圖紙資料建立鋼軌-扣件-道床有限元模型，鋼軌采用梁?jiǎn)卧?，扣件采用彈簧一阻尼單元，依?jù)車輛幾何參數(shù)確定每個(gè)車輪初始位置并施加初始列車荷載力F（to），根據(jù)列車運(yùn)行速度（本項(xiàng)目設(shè)計(jì)車速為25km/h）計(jì)算每個(gè)加載時(shí)步的列車輪軌力F（t）及其所在位置，程序通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算加載位置與鋼軌梁?jiǎn)卧獌晒?jié)點(diǎn)之問(wèn)的相對(duì)距離，按距離反比例的關(guān)系將輪軌力F（t）以集中力形式分配給梁?jiǎn)卧獌晒?jié)點(diǎn)上，從而實(shí)現(xiàn)考慮列車行駛效應(yīng)的移動(dòng)荷載施加。

2.3模型調(diào)試與精度驗(yàn)證

基于2.1節(jié)建立的三維有限元模型和2.2節(jié)構(gòu)建的列車荷載模型及輸入方法，通過(guò)有限元模型試運(yùn)算，將計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比校核，不斷優(yōu)化模型和列車荷載參數(shù)，當(dāng)計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合時(shí)，即認(rèn)為獲得符合實(shí)際情況的列車荷載和計(jì)算模型，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)展隔振屏障的效果計(jì)算分析。

圖9給出列車荷載模型和計(jì)算模型調(diào)試完成后場(chǎng)地土地表測(cè)點(diǎn)1和建筑室內(nèi)樓板測(cè)點(diǎn)6位置處的計(jì)算結(jié)果與典型測(cè)試結(jié)果的對(duì)比圖。由圖可知：場(chǎng)地土地鐵振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算頻譜同典型實(shí)測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)基本吻合，樓板振動(dòng)計(jì)算主頻與實(shí)測(cè)結(jié)果一致，均為38Hz，場(chǎng)地土和樓板振動(dòng)加速度峰值也基本接近，說(shuō)明本文數(shù)值計(jì)算方法的有效性，基于該模型可進(jìn)一步開(kāi)展隔振屏障效果計(jì)算分析。

3隔振屏障效果分析

3.1隔振屏障參數(shù)設(shè)計(jì)

圖10為隔振屏障布設(shè)示意圖。由圖可知振源特性、場(chǎng)地條件、屏障材料與幾何參數(shù)、屏障位置及結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性是影響屏障效果的主要因素，由于本文所研究的振源、場(chǎng)地土及建筑結(jié)構(gòu)已確定，故屏障材料特性、幾何參數(shù)及位置等因素是本文重點(diǎn)分析內(nèi)容。

發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）是一種常見(jiàn)的柔性土工泡沫材料，具有質(zhì)量輕、耐壓性好、強(qiáng)度高、化學(xué)性能穩(wěn)定及易施工等特點(diǎn)，在國(guó)外已有地面交通隔振應(yīng)用案例。

本文對(duì)EPS12，EPS19，EPS29和EPS46四種材料屏障以及EPS-混凝土復(fù)合式屏障進(jìn)行了隔振效果計(jì)算分析。表2給出了四種EPS材料物理參數(shù)表（參考美國(guó)試驗(yàn)與材料學(xué)會(huì)ASTM D6817標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范）。

本文對(duì)不同設(shè)計(jì)參數(shù)組合的隔振屏障進(jìn)行了隔振效果計(jì)算分析，各計(jì)算工況參數(shù)如表3所示。

3.2評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 10070-1988），地鐵列車運(yùn)行引起的環(huán)境振動(dòng)采用鉛垂向z振級(jí)最大值VLzmax進(jìn)行評(píng)價(jià)，其關(guān)注頻率范圍為1-80Hz。Z振級(jí)實(shí)質(zhì)為加速度級(jí)的計(jì)權(quán)值。加速度

3.3隔振效果分析

基于本文數(shù)值計(jì)算分析方法和模型，分別對(duì)表3中的不同設(shè)計(jì)參數(shù)組合隔振屏障進(jìn)行了地鐵振動(dòng)響應(yīng)仿真模擬，依據(jù)計(jì)算結(jié)果分析了各設(shè)計(jì)因素對(duì)建筑物室內(nèi)樓板振動(dòng)響應(yīng)隔振效果的影響規(guī)律。

圖11給出了不同材料屏障在A，B兩個(gè)房問(wèn)樓板各樓層減振效果計(jì)算結(jié)果，由圖可知：

（1）不同房問(wèn)樓板的隔振效果不相同，相比而言A房問(wèn)的隔振效果優(yōu)于B房問(wèn)，對(duì)于EPSl2隔振屏障，A房問(wèn)各樓層平均隔振效果為7.8dB，B房問(wèn)的平均隔振效果為5.8dB;

（2）相同房問(wèn)不同樓層的隔振效果不相同，而且個(gè)別樓層的效果相差較大，A房問(wèn)隔振效果最好的第3層和效果最差的第12層有大約10dB的差距;不同樓層、不同房問(wèn)隔振效果的差異性說(shuō)明了建筑結(jié)構(gòu)整體及室內(nèi)樓板構(gòu)件的自振特性對(duì)屏障隔振效果有較大的影響;

（3）對(duì)比表1中的場(chǎng)地土物理參數(shù)，本文選取的系列EPS材料均屬于柔性填充屏障，結(jié)果表明相對(duì)于場(chǎng)地土屏障材料密度越小、彈性模量越小的材料隔振效果越好，即屏障材料物理特性同場(chǎng)地土差異性越大，其隔振效果越好，這符合以往研究成果規(guī)律。

圖12給出了不同深度屏障的隔振效果計(jì)算結(jié)果。由圖可以看出，深度對(duì)不同樓層、不同房問(wèn)隔振效果的影響規(guī)律復(fù)雜，對(duì)于A房問(wèn)，4m埋深的屏障隔振效果最差，甚至出現(xiàn)放大作用，9和15m埋深的屏障在建筑高層隔振效果相差不大，但在低樓層隔振效果隨樓層的變化規(guī)律不一致;對(duì)于B房問(wèn)，4m埋深屏障對(duì)高層隔振效果較差，而對(duì)低樓層隔振效果較好，15m埋深屏障在各樓層隔振效果都明顯好于9m屏障。為說(shuō)明埋深對(duì)屏障總體效果的影響，表4給出了不同埋深屏障在兩個(gè)房問(wèn)所有樓層隔振效果的平均值。由表可知，A房問(wèn)9和15m埋深屏障平均效果均為7.1dB，效果明顯優(yōu)于4m屏障;B房問(wèn)15m埋深屏障平均效果最好，4和9m埋深屏障效果相差不大，分別為3.2和2.3dB?？傮w而言，隔振屏障越深隔振效果越好。

圖13給出了不同屏障位置對(duì)建筑室內(nèi)測(cè)點(diǎn)的隔振效果計(jì)算結(jié)果，由圖可知：屏障位置對(duì)建筑室內(nèi)樓板的隔振效果也有較大的影響，相比埋深和材料特性，位置對(duì)室內(nèi)隔振效果的影響規(guī)律更為復(fù)雜。對(duì)于房問(wèn)A，距離建筑9m位置屏障對(duì)建筑室內(nèi)樓板整體隔振效果最優(yōu)，但對(duì)于房問(wèn)B，其隔振效果最差，而距建筑18和26m位置處的屏障對(duì)B房問(wèn)的隔振效果相對(duì)較好。表5給出了不同屏障位置在兩個(gè)房問(wèn)所有樓層隔振效果的平均值。由表可知：不同房問(wèn)對(duì)屏障最佳位置設(shè)計(jì)要求及其影響規(guī)律并不相同。因此在實(shí)際工程設(shè)計(jì)實(shí)施應(yīng)用時(shí)，應(yīng)兼顧屏障位置實(shí)施條件以及建筑室內(nèi)不同房問(wèn)的隔振需求重要程度，通過(guò)多種工況計(jì)算比較得出最優(yōu)屏障實(shí)施位置。

圖14給出了混凝土屏障、EPS屏障以及兩種材料組合而成的復(fù)合式屏障的計(jì)算結(jié)果，由圖可知：在場(chǎng)地土條件和屏障幾何參數(shù)相同情況下，EPSl2屏障隔振效果優(yōu)于混凝土屏障，兩種材料組合而成的復(fù)合式屏障隔振效果位于兩者之問(wèn)，兩種材料的厚度比對(duì)隔振效果的影響不顯著，總體而言EPS材料占比較大的復(fù)合屏障隔振效果略優(yōu)。

4結(jié)論

本文以某地鐵車輛段咽喉區(qū)臨近新建結(jié)構(gòu)為對(duì)象，開(kāi)展了場(chǎng)地土及建筑室內(nèi)樓板地鐵振動(dòng)響應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，并建立了軌道一巖土一建筑三維數(shù)值仿真模型，通過(guò)地鐵振動(dòng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)校核驗(yàn)證了計(jì)算模型的有效性，在此基礎(chǔ)上，計(jì)算分析了隔振屏障設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)建筑室內(nèi)樓板隔振效果的影響規(guī)律，主要研究結(jié)論如下：

（1）地鐵振動(dòng)實(shí)測(cè)結(jié)果表明，車輛段咽喉區(qū)低速列車所致場(chǎng)地土振動(dòng)頻率集中在8-50Hz，其中最大振動(dòng)主頻為11Hz;建筑樓板地鐵振動(dòng)響應(yīng)受樓板自振特性影響明顯，距離地鐵線路較遠(yuǎn)的B房問(wèn)因樓板自振頻率相對(duì)較低且同振源主頻更接近，其樓板振動(dòng)反而略大于A房問(wèn)，因此通過(guò)優(yōu)化房問(wèn)戶型和樓板尺寸，使樓板自振頻率盡量避開(kāi)振源主頻可以起到抑振作用。

（2）計(jì)算結(jié)果表明：隔振屏障對(duì)建筑室內(nèi)樓板地鐵振動(dòng)具有一定的隔振效果，但受建筑結(jié)構(gòu)整體振型和樓板固有頻率的影響，不同樓層、不同房問(wèn)的隔振效果相差較大。在特殊屏障設(shè)計(jì)參數(shù)下，局部房問(wèn)甚至可能出現(xiàn)振動(dòng)放大的現(xiàn)象，但從各樓層平均效果看，經(jīng)參數(shù)組合優(yōu)化的連續(xù)屏障其平均隔振效果能夠達(dá)到5dB以上，具有較好的減振效果。

（3）通過(guò)計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析可知：屏障材料、深度、位置及結(jié)構(gòu)形式均一定程度地影響建筑室內(nèi)樓板隔振效果。對(duì)于本文計(jì)算的柔性減振材料（相對(duì)場(chǎng)地土物理性質(zhì)），材料剛度越小，屏障材料與場(chǎng)地土物理性質(zhì)差異越大，其隔振效果越好;不同樓層房問(wèn)受深度影響的規(guī)律性不完全一致，但從各樓層平均隔振效果來(lái)看，屏障設(shè)置越深，其效果越好;屏障位置對(duì)建筑室內(nèi)的隔振效果影響不可忽略，但不同房問(wèn)對(duì)應(yīng)的最優(yōu)屏障位置并不完全相同;對(duì)于相同厚度的屏障，復(fù)合式屏障相比單一材料屏障沒(méi)有明顯提高隔振效果，且兩種材料厚度之比對(duì)隔振效果的影響并不顯著。

（4）由于本文以實(shí)際工程項(xiàng)目為研究對(duì)象，僅研究分析了屏障參數(shù)及位置對(duì)建筑樓板的隔振效果影響規(guī)律，未考慮振源特性和場(chǎng)地條件對(duì)隔振效果的影響，因此本文研究提出的隔振屏障優(yōu)化設(shè)計(jì)分析方法及屏障參數(shù)定性影響規(guī)律可供相似工程項(xiàng)目參考借鑒。但對(duì)實(shí)際工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，應(yīng)結(jié)合振源特性、場(chǎng)地條件、屏障可實(shí)施位置以及建筑結(jié)構(gòu)和樓板振動(dòng)特性等項(xiàng)目實(shí)際特點(diǎn)，進(jìn)行針對(duì)性的量化評(píng)估。

值得說(shuō)明的是，振源特性和場(chǎng)地巖土物理特性同樣會(huì)對(duì)隔振屏障效果產(chǎn)生影響，尤其是在多輛列車振源共同作用下的隔振效果值得研究，作者后續(xù)將對(duì)這兩方面影響因素做進(jìn)一步深入研究。