交通振動試驗研究

郝琪 李玥 姜佩弦

【摘 要】 本文對交通振動現場試驗進行了研究，總結了研究交通振動的影響需要做的試驗準備，以及不同振動部位的試驗測試安排。

【關鍵詞】 交通振動 試驗布置 監測內容

一、概述

城市交通包括城市軌道交通和城市道路交通，為了方便人們出行，緩解交通壓力，在城市道路交通基礎上，我國大規模建設城市軌道交通，目前上海、北京基本建成了城市軌道交通網，同時，一大批二線城市也正在大力建設城市軌道交通，并且為了滿足汽車數量的不斷增長，道路也在拓寬，道路交通承載在增加。然而由交通系統引起的環境振動問題日益嚴重，必須得引起人們的廣泛重視。

現場測試作為研究交通振動重要的方法之一，有其重大的理論和現實意義。其成果主要為相應的理論分析提供根據、驗證理論模型的正確性和為評估地鐵誘發的環境振動提供依據。近年來，國內學者針對各個城市地鐵運營引起的隧道、地面、建筑物振動進行了測試分析，取得了一定的成果。

二、現場測試內容及方法：

1、道路及軌道參數。道路及軌道是交通振動直接作用的位置。對于道路的組成，分為面層、基層、墊層和土基，需要測得每層的動力特性參數，包括：厚度、彈性模量、泊松比、阻尼比和密度；對于軌道交通，同樣需要測得土層的動力特性參數以及混凝土等地基基礎的動力特性參數。

2、車流量監測。車流量監測分為四個階段：無交通振動影響、早高峰、午高峰和晚高峰，每個階段取2h的數據，兩分鐘作為一個記錄單位，把車輛分為四類：小汽車、小貨車、大貨車、公交車，并準確記錄不同車輛的數量。。并記錄大貨車、公交車到達監測點的具體時間。

3、車速監測。選取監測位置周圍100m的范圍，記錄車輛通過的速度。

4、振動測量。振動采集數據主要包括X、Y、Z三個方向的位移、速度、加速度。根據GB10071-88《城市區域環境振動測量方法》，測量量為Z向振級，對于無規律的交通振動，每個測定等間隔的讀取瞬時示數，采樣間隔不大于5s，連續測量時間不少于1000s，以測量數據的VLz10值為評價量。測量的指標可以從加速度、速度、位移中選取，測量一種指標轉化成函數，可用積分和微分的方法求出其余指標。研究表明在低頻范圍內，振動強度與位移成正比，加速度數值小，宜測量位移；在中頻范圍內，振動強度與速度成正比，加速度數值小，宜測量速度；在高頻范圍內，振動強度與加速度成正比，應測量加速度。因為頻率低意味著振動體在單位時間內振動的次數少、過程時間長，速度、加速度的數值相對較小且變化量更小，因此振動位移能夠更清晰地反映出振動強度的大小；而頻率高，意味著振動次數多、過程短，速度、尤其是加速度的數值及變化量大，因此振動強度與振動加速度成正比。并且，振動在傳播過程中，高頻分量隨距離衰減快，低頻部分衰減慢。所以，此次測量城墻受的微幅振動宜采用速度作為直接測量值。

（1）測量道路的振動，軌道的振動

測點布置在路邊緣線以外0.5m以內，每個測點布置間距4m的兩個振動測量儀，測點選取根據道路情況車速、減速帶、彎道、紅綠燈等。如圖1，①②③④⑤中，①②③的速度不同，分別作為不同斷面，③④速度相近，但③是減速階段，④是加速階段，⑤是拐彎階段，分別對地面施加不同方向和大小的荷載，所以可以互相對照。

（2）測量振動的傳播

振動的傳播會隨距離的增加而變化，所以需測得振動傳播過程中經過的物質（主要是土體）的力學性能，之后需根據道路情況（車速、減速帶、彎道、紅綠燈等）選擇不同的斷面，在斷面上根據距離布置測點。

（3）測量交通振動引起的建筑物的振動

建筑物振動的測量首先選取最不利點（及離路面中心線距離最短單元的各樓層），需要對比不同樓層（高度），不同單元同一樓層（距離），以及特殊點（離建筑最近的室外地面）。

三、結論及規范

1、建筑物振動的相應結論。所有監測同時開始，把車流監測、振動監測、車速監測記錄的數據的時間一一對應，并繪制相應曲線。曲線包括小汽車、小貨車、大貨車、公交車以及無干擾狀態下的的位移，速度，加速度時程曲線。觀察各個曲線的峰值，得出車流量、車輛類型、車輛速度以及高度對振幅的影響，并與《城市區域環境振動標準》對比。2、振動傳播的相應結論。繪制不同距離下各速度斷面的地面振動的曲線圖，并得出車速、距離對振幅的影響規律。

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作者簡介：郝琪，男，漢，山西省晉城市陽城縣，研究生，方向：防災減災，河北建筑工程學院，河北省張家口市，郵編：075000。