地铁高架粘弹性约束阻尼整体道床减振性能研究

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轨道交通在方便人们出行的同时也造成了一些环境压力和负面影响,其中轨道交通产生的振动对周边环境的影响尤为突出。粘弹性约束阻尼整体道床(以下简称:阻尼整体道床)是一种基于约束阻尼结构的新型道床减振方式,青岛地铁某线高架首次采用阻尼整体道床降低振动对结构的影响。本文首先研究应用于阻尼整体道床的Qtech-T118粘弹性阻尼材料(以下简称:Qtech-T118)的常规性能和动态力学性能,在此基础上,以地铁某线高架梁面和高架车站为工程背景,现场测试和分析了阻尼整体道床的振动时域、倍频程谱和人体Z振级,研究了阻尼整体道床的减振性能;最后,基于《环境影响评价技术导则城市轨道交通》(HJ453-2008)中的振动预测模型,验证了粘弹性约束阻尼整体道床现场测试的可靠性。主要研究结果如下:通过Qtech-T118的研究表明,应用于粘弹性约束阻尼整体道床的Qtech-T118是一种环保、快速固化型、符合工程要求的减振材料。动态力学性能测试分析表明,Qtech-T118玻璃态转化温度Tg为-25~35℃、损耗因子最高为0.51。由此可见,Qtech-T118可应用于约束阻尼整体道床的阻尼层。对高架梁面振动现场测试和分析阻尼整体道床减振性能,结果表明:温度由-13℃上升至27℃,阻尼整体道床的减振性能呈现上升趋势。以人体Z振级(VLmax)为评价指标,冬季低温(-13℃)情况下,地面(1#)、桥墩(2#)和U型梁壁(3#)三个测点的减振性能分别为7.01d B、-0.6d B和7.54d B;夏季高温(27℃)情况下,三测点的减振性能分别为6.95d B、5.09d B和9.94d B;地面测点、桥墩测点和U型梁测点高架梁面阻尼整体道床减振性能受温度影响分别为13.76%、20%和29.95%。以倍频程谱插值损失为评价指标,高架梁面阻尼整体道床振动受温度影响为5~6d B,三个测点的人体Z振级(VLmax)受温度影响变化分别为7.9d B、11.4d B和7.8d B,高架梁面阻尼整体道床减振性能受温度影响较大。综合两种评价指标,由夏季高架梁面阻尼整体道床的振动测试数据和冬季的测试数据对比得出桥墩和U型梁测点的振动降低性能好。各测点夏季高架梁面阻尼整体道床人体Z振级(VLmax)变化量分别为9.44d B、5.53d B、11.97d B,最大减振幅度达11.72%,减振性能显著。高架车站阻尼整体道床振动现场测试和分析表明:列车停靠车站时,车站站台和站厅的阻尼整体道床人体Z振级(VLmax)变化量分别为6.04d B和5.92d B,减振幅度为7.52%、7.59%;列车驶出车站时,车站站台和站厅的阻尼整体道床人体Z振级(VLmax)变化量分别为2.51d B和6.13d B,减振幅度为3.28%、7.81%。以倍频程谱插值损失为评价标准,阻尼整体道床受列车停靠和驶出车站影响不明显,高架车站阻尼整体道床的约为2~6d B,减振性能显著。阻尼整体道床振动预测表明,随着预测距离的增大,地铁列车引起测点附近的振动逐渐降低。通过建立振动模型预测出阻尼整体道床由0~5m范围内振动地表铅垂向Z振级,与现场测试高架梁面阻尼整体道床的振动人体Z振级VLmax对比可得,现场测试人体Z振级误差为2~3%,现场测试数据可靠性较高。
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