随着城市的快速发展,城市交通越来越拥堵,地铁能很好的疏通交通拥堵,特别是当地铁线路密集形成交通网后,对城市交通拥堵疏导会起到更加明显的作用。但是随着地铁线路的不断增加、密集形成网络,地铁列车运行经过时产生的振动和噪声会对人们的生活和健康产生影响。
采用钢弹簧浮置板轨道系统,能有效的降低地铁运行时产生的振动和噪声。本文以青岛地铁一期工程(3号线)永平路站至青岛北站区间钢弹簧浮置板系统为课题背景,以有限元理论及软件为支撑,建立钢弹簧浮置板的有限元模型进行模态分析和稳态分析,计算钢弹簧浮置板减振系统的固有频率和减振效果;通过对青岛地铁3号线列车的平稳性测试、地面振动测试和轨道隔振系统振动测试,比较普通整体道床地段和钢弹簧浮置板地段地铁振动特性;建立土层、隧道的有限元模型,对不同埋深的地铁隧道进行地面振动预测分析。 本文主要完成以下工作:(1)以青岛地铁3号线钢弹簧浮置板系统设计为基础,建立青岛地铁3号线钢弹簧浮置板轨道结构减振系统模型,并进行动力学模态分析和稳态分析。结果表明钢弹簧浮置板模型固有频率7~8Hz;在钢弹簧浮置板使用寿命期内,列车通过时传递到隧道壁的振级在4~200Hz频率范围的振动强度比普通整体道床减少20dB以上。
(2)对青岛地铁3号线的普通道床、中量级钢弹簧浮置板和重量级钢弹簧浮置板进行平稳性测试。结果表明列车的横向与垂向平稳性指标绝大部分时段小于2.5,处于优的状态。
(3)对青岛地铁3号线的普通道床、中量级钢弹簧浮置板和重量级钢弹簧浮置板距离线路中线不同位置地面振动进行测试。重量级钢弹簧浮置板、中量级钢弹簧浮置板地面振动Z振级最大值和分频振级最大值都远远小于规定限制,振动较小。
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(4)对青岛地铁3号线的普通道床、中量级钢弹簧浮置板和重量级钢弹簧浮置板轨道隔振系统进行振动测试。钢弹簧浮置板相对普通道床插入损失在20dB以上,具有明显隔振效果。
(5)利用有限元软件ANSYS分别建立隧道不同埋深情况下的有限元模型,对隧道不同埋深条件下的地面振动响应进行分析。隧道埋深的深度越深,地面的振动越小。
在距离线路中线0~35m范围内振动衰减较慢,在距离线路中线大于35m的范围内振动衰减较快。振动在衰减过程中在某些位置会出现振动放大。
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