论文部分内容阅读
摘 要：轻轨运行所引发振动问题，自轻轨开始运营以来就一直受到人们的关注，但是对于轻轨列车所引起的振动液化研究涉及较少，可以在理论上进一步进行研究。
关键词：轻轨；液化；试验研究
中图分类号：TV73 文献标志码 B 文章编号
1、现状阐述
国民经济的发展和城市化步伐的加快，使城市人口急剧增长，为缓解机动车、非机动车、行人形成的混合交通造成的堵塞和拥挤现象，轻轨运输是近几十年流行的交通方式。尽管轻轨对城市发展有巨大贡献，给城市居民的生活带来很大方便，但轻轨运行所引发振动问题，自轻轨开始运营以来就一直受到人们的关注。首先，轻轨系统引起的振动对大都市生活环境和工作环境的影响引起了人们的普遍注意；此外，强烈的振动还会损害建筑物，在交通线附近的古建筑会因车辆通过引起的振动而产生裂缝甚至倒塌等严重问题。
列车振动引起的地基周围软弱地层结构破坏，周围土体液化及振陷已经出现在实际工程中。广州地铁一号线、二号线，天津地铁一号线，南京地铁一号线在试运营阶段，均出现了列车运营引起的翻浆，冒水现象。近30年来，随着土动力学的发展，人们对于饱和砂土液化的机理分析、液化的影响因素，液化的可能性判断以及液化的防治措施等一系列问题都进行了广泛的探讨，提出了很多有益的成果。对于地基液化分析和判断目前主要有两种方法——总应力法和有效应力法。虽然各种液化的判别方法相对已经完整，但大多都是对于地震引起的振动所产生的，对于轻轨列车所引起的振动液化涉及较少，因此本论文针对这个问题进行了相对的研究。
2、工程依托
北京市轨道交通房山线是连接北京中心城区和房山区的城市轨道交通线路，其中稻田站～世界公园站区间跨越稻田水库和永定河。永定河为北京市防洪重点河流，中堤作为分隔主河道与稻田水库防洪工程，工程作用非常重要，同时由于其为两水夹一堤结构，属于重点险工。永定河中堤为碾压式砂砾石均质坝，坝体材料为细砂填土和中砂填土，细砂填土在振动情况下易产生液化，引起坝体突然塌陷。轻轨DSS056和DSS057桩基础及承台直接作用于中堤上，其建成后列车振动荷载都可能对中堤稳定性造成不利影响。
为了评价运行期车辆引起桩基等的振动对堤的安全影响，尤其在水库蓄水时饱和粉细砂可能振动液化的风险，需要对上述风险事先评估。另为了解轻轨工程对堤的影响，保证防洪安全和轻轨建设的顺利实施，对轻轨所跨的永定河中堤进行稳定性试验研究，共开展动三轴试验、模型试验和现场监测三项工作。
3、动三轴试验
参照土工试验规程SL237-032-1999对取自大宁水库大堤的砂样进行动力三轴试验。
在动强度试验过程中，在试样轴向施加正弦波形的動荷载，振动频率为1 Hz，轴向变形随着振次的增加逐渐发展。本试验在固结比Kc=1.0的条件下进行，采用双幅轴向动应变达到5%为破坏标准，此时的振次记为Nf。以Nf为横坐标，σd/2σ3为纵坐标，绘制动剪应力比与振次关系曲线，如图3-1和表3-1所示。试验在围压的条件下进行。
可以看出即使在较小的动应力下（σd?25kPa），在往复振动足够的次数后试样也会发生破坏。所以在有水情况下列车振动对大堤的安全是极其不利的，应当对大堤进行适当的加固处理。
4、模型试验和现场监测
模型试验研究已经在《轻轨房山线跨永定河中堤工程模型试验研究》（2011.05期）进行了阐述。通过模型试验和现场监测数据比较，发现加速度值在土体中传播存在一个衰减范围40 m。因此，在测定范围之内要注意液化的防治。
另外通过现场监测结果表明，在稻田水库及永定河河道无水工况下，轨道交通房山线运行未对永定河中堤稳定性造成明显影响。
5、结论及建议
1、通过以上试验结果，建议采用围封方法，在DSS056-DSS057周边10 m处打封闭桩，防止砂土在震动条件下液化流失。
2、中堤道路应限制重型车辆通过，并需防治车辆对桥墩的撞击，以免瞬时产生较大的冲击力，造成局部土体动应力过大，发生局部液化破坏。
3、鉴于目前稻田水库及永定河河道无水工况，现场监测表明在目前无水状况下，中堤无明显影响。但仍需和有水时期监测数据进行对比，以防治其发生液化破化。
4、到现在为止，液化的判别方法已有很多种，但是关于上部结构通过振动产生液化的工作开展的还比较少，可以在理论上进一步进行研究。
参考文献
[1] 蔡成标，翟婉明，赵铁军等.列车通过路桥过渡段时的动力作用研究[J].交通运输工程学报.2001
[2] 毛利军，雷晓燕，杜厚智.提速线路轨道过渡段动力响应分析[J].华东交通大学学报.2001
[3] 李杰.列车振动荷载及间隔土层厚度对结构稳定性的影响研究[J].铁道建筑技术.2009（6）：81-85.
[4] 柴峰.振动液化引发路基边坡坍塌的防治[J].华东公路.2008（3）：68-70.
（作者单位：1 中国水利电力对外有限公司；
2 北京市水科学技术研究院）
关键词：轻轨；液化；试验研究
中图分类号：TV73 文献标志码 B 文章编号
1、现状阐述
国民经济的发展和城市化步伐的加快，使城市人口急剧增长，为缓解机动车、非机动车、行人形成的混合交通造成的堵塞和拥挤现象，轻轨运输是近几十年流行的交通方式。尽管轻轨对城市发展有巨大贡献，给城市居民的生活带来很大方便，但轻轨运行所引发振动问题，自轻轨开始运营以来就一直受到人们的关注。首先，轻轨系统引起的振动对大都市生活环境和工作环境的影响引起了人们的普遍注意；此外，强烈的振动还会损害建筑物，在交通线附近的古建筑会因车辆通过引起的振动而产生裂缝甚至倒塌等严重问题。
列车振动引起的地基周围软弱地层结构破坏，周围土体液化及振陷已经出现在实际工程中。广州地铁一号线、二号线，天津地铁一号线，南京地铁一号线在试运营阶段，均出现了列车运营引起的翻浆，冒水现象。近30年来，随着土动力学的发展，人们对于饱和砂土液化的机理分析、液化的影响因素，液化的可能性判断以及液化的防治措施等一系列问题都进行了广泛的探讨，提出了很多有益的成果。对于地基液化分析和判断目前主要有两种方法——总应力法和有效应力法。虽然各种液化的判别方法相对已经完整，但大多都是对于地震引起的振动所产生的，对于轻轨列车所引起的振动液化涉及较少，因此本论文针对这个问题进行了相对的研究。
2、工程依托
北京市轨道交通房山线是连接北京中心城区和房山区的城市轨道交通线路，其中稻田站～世界公园站区间跨越稻田水库和永定河。永定河为北京市防洪重点河流，中堤作为分隔主河道与稻田水库防洪工程，工程作用非常重要，同时由于其为两水夹一堤结构，属于重点险工。永定河中堤为碾压式砂砾石均质坝，坝体材料为细砂填土和中砂填土，细砂填土在振动情况下易产生液化，引起坝体突然塌陷。轻轨DSS056和DSS057桩基础及承台直接作用于中堤上，其建成后列车振动荷载都可能对中堤稳定性造成不利影响。
为了评价运行期车辆引起桩基等的振动对堤的安全影响，尤其在水库蓄水时饱和粉细砂可能振动液化的风险，需要对上述风险事先评估。另为了解轻轨工程对堤的影响，保证防洪安全和轻轨建设的顺利实施，对轻轨所跨的永定河中堤进行稳定性试验研究，共开展动三轴试验、模型试验和现场监测三项工作。
3、动三轴试验
参照土工试验规程SL237-032-1999对取自大宁水库大堤的砂样进行动力三轴试验。
在动强度试验过程中，在试样轴向施加正弦波形的動荷载，振动频率为1 Hz，轴向变形随着振次的增加逐渐发展。本试验在固结比Kc=1.0的条件下进行，采用双幅轴向动应变达到5%为破坏标准，此时的振次记为Nf。以Nf为横坐标，σd/2σ3为纵坐标，绘制动剪应力比与振次关系曲线，如图3-1和表3-1所示。试验在围压的条件下进行。
可以看出即使在较小的动应力下（σd?25kPa），在往复振动足够的次数后试样也会发生破坏。所以在有水情况下列车振动对大堤的安全是极其不利的，应当对大堤进行适当的加固处理。
4、模型试验和现场监测
模型试验研究已经在《轻轨房山线跨永定河中堤工程模型试验研究》（2011.05期）进行了阐述。通过模型试验和现场监测数据比较，发现加速度值在土体中传播存在一个衰减范围40 m。因此，在测定范围之内要注意液化的防治。
另外通过现场监测结果表明，在稻田水库及永定河河道无水工况下，轨道交通房山线运行未对永定河中堤稳定性造成明显影响。
5、结论及建议
1、通过以上试验结果，建议采用围封方法，在DSS056-DSS057周边10 m处打封闭桩，防止砂土在震动条件下液化流失。
2、中堤道路应限制重型车辆通过，并需防治车辆对桥墩的撞击，以免瞬时产生较大的冲击力，造成局部土体动应力过大，发生局部液化破坏。
3、鉴于目前稻田水库及永定河河道无水工况，现场监测表明在目前无水状况下，中堤无明显影响。但仍需和有水时期监测数据进行对比，以防治其发生液化破化。
4、到现在为止，液化的判别方法已有很多种，但是关于上部结构通过振动产生液化的工作开展的还比较少，可以在理论上进一步进行研究。
参考文献
[1] 蔡成标，翟婉明，赵铁军等.列车通过路桥过渡段时的动力作用研究[J].交通运输工程学报.2001
[2] 毛利军，雷晓燕，杜厚智.提速线路轨道过渡段动力响应分析[J].华东交通大学学报.2001
[3] 李杰.列车振动荷载及间隔土层厚度对结构稳定性的影响研究[J].铁道建筑技术.2009（6）：81-85.
[4] 柴峰.振动液化引发路基边坡坍塌的防治[J].华东公路.2008（3）：68-70.
（作者单位：1 中国水利电力对外有限公司；
2 北京市水科学技术研究院）