張亞彬 秦學(xué)波 韓旭

摘 要：為評(píng)價(jià)地鐵運(yùn)行對(duì)上方建筑的振動(dòng)影響，本文以鄭州地鐵1號(hào)線上方泰隆廣場地下停車場為研究對(duì)象，提取地鐵運(yùn)行下的建筑多部位的動(dòng)力信號(hào)，在預(yù)處理后統(tǒng)計(jì)振動(dòng)加速度峰值、振級(jí)及振動(dòng)主頻。結(jié)果表明，地鐵經(jīng)過建筑下方時(shí)，建筑振動(dòng)量增大;建筑各部位振動(dòng)三向特征不同，地板豎向振動(dòng)顯著，立柱水平振動(dòng)強(qiáng)度較大，墻體垂直于墻面方向的振動(dòng)最為顯著;該段區(qū)間內(nèi)列車運(yùn)行速度較小，所引起的建筑振動(dòng)未超過限值。

關(guān)鍵詞：地鐵振動(dòng);現(xiàn)場實(shí)測;振動(dòng)加速度;振級(jí);振動(dòng)主頻

中圖分類號(hào)：X827文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）29-0119-03

Abstract： In order to evaluate the impact of subway operation on the vibration of the building above， this paper took the underground parking lot of Tailong Plaza above Zhengzhou Metro Line 1 as the research object， and extracted the dynamic signals of multiple parts of the building under subway operation， and counted the vibration acceleration peak， vibration level and main frequency of vibration after preprocessing. The results show that when the subway passes under the building， the vibration of the building increases; the three-dimensional characteristics of vibration in each part of the building are different， the vertical vibration of the floor is significant， the horizontal vibration of the column is strong， and the vibration of the wall perpendicular to the wall is the most significant; the train running speed in this section is relatively low， and the building vibration caused by it does not exceed the limit.

Keywords： subway vibration;field measurement;vibration acceleration;vibration level;vibration frequency

受列車動(dòng)力荷載及鐵軌不平順等原因影響，地鐵列車運(yùn)行期間易出現(xiàn)較大振動(dòng)，通過鐵軌—隧道—地層的方式傳播至上覆建筑。地鐵運(yùn)行造成的振動(dòng)可能影響居民正常生活，造成低矮建筑物結(jié)構(gòu)損傷，影響精密儀器所、博物館等特殊場所的正常運(yùn)營[1]。

國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)地鐵環(huán)境振動(dòng)問題進(jìn)行了大量現(xiàn)場監(jiān)測試驗(yàn)[2-4]，然而對(duì)于地下建筑結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特征監(jiān)測尚缺。本文對(duì)比地鐵列車通過前后引起上方建筑振動(dòng)的加速度數(shù)據(jù)，分析了地鐵運(yùn)行引起建筑振動(dòng)的影響。

1 現(xiàn)場振動(dòng)實(shí)測及規(guī)律分析

1.1 測點(diǎn)布置與試驗(yàn)儀器

動(dòng)力信號(hào)的采集試驗(yàn)場所位于鄭州地鐵1號(hào)線碧沙崗站～綠城廣場站區(qū)間。試驗(yàn)地點(diǎn)為區(qū)間上方的泰隆廣場地下停車場。該建筑為單層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深為5.7 m，與地鐵隧道豎向距離僅有2.6 m，如圖1所示。

本次試驗(yàn)設(shè)置在某工作日11：00—11：30交通繁忙時(shí)期，且試驗(yàn)期間地下室暫停使用，外界因素對(duì)采樣數(shù)據(jù)的影響較小。采用INV9832三向加速度傳感器，結(jié)合INV3062數(shù)據(jù)采集儀實(shí)現(xiàn)各測點(diǎn)動(dòng)力加速度的采集，并利用DASP軟件實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)。振動(dòng)傳感器分別布置于立柱、地板、墻體等部位，共有6個(gè)測點(diǎn)（CD1～CD6），且立柱側(cè)面與墻面近似與隧道方向平行。加速度傳感器測試方向定義為：設(shè)定x方向?yàn)樗淼罊M斷面水平方向，y方向?yàn)檠厮淼揽v向，z方向?yàn)殂U垂方向。采樣頻率設(shè)置為512 Hz。試驗(yàn)區(qū)域測點(diǎn)布置如圖2所示。

1.2 振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

針對(duì)交通荷載產(chǎn)生的復(fù)合振動(dòng)信號(hào)，通常以加速度、速度、位移為基礎(chǔ)值計(jì)算評(píng)價(jià)量，并判別振動(dòng)強(qiáng)度是否超限。本文選取《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 10070—1988）及《城市軌道交通引起建筑物振動(dòng)與二次輻射噪聲限值及其測量方法標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 170—2009）中的振動(dòng)加速度級(jí)[VAL]（Hz）作為振動(dòng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

式中，[a0]為基準(zhǔn)加速度，m/s2，取值為a0=10-6 m/s2;[arms]為樣本加速度有效值，m/s2。

對(duì)于離散時(shí)間序列，樣本加速度有效值[arms]為：

式中，[a（n）]為樣本各離散點(diǎn)加速度，m/s2;[N]為采樣數(shù)量，個(gè)。

根據(jù)本文測試場地使用性質(zhì)，按商業(yè)中心區(qū)規(guī)定，其晝間振級(jí)限值為75 dB。

振動(dòng)信號(hào)在傳遞與輸出中會(huì)混入干擾成分，在分析前需要做預(yù)處理，以提高數(shù)據(jù)的真實(shí)性和穩(wěn)定性。預(yù)處理主要涉及數(shù)據(jù)奇異點(diǎn)剔除、去直流、平滑處理、消除趨勢(shì)項(xiàng)等工作[5-6]。

2 結(jié)果與分析

現(xiàn)場試驗(yàn)針對(duì)無列車經(jīng)過環(huán)境下和列車經(jīng)過環(huán)境下的建筑振動(dòng)分別進(jìn)行監(jiān)測。篇幅所限，僅展示地板部位測點(diǎn)3背景振動(dòng)時(shí)域及頻域曲線，如圖3、圖4所示。