基于周期性排桩的地铁近场隔振设计及应用研究

With the rapid development of urban rail transit, limitations of track vibration-reduction measures become increasingly prominent. There are less systematic study on Vibration Isolation during the vibration propagation path for metro vibration source. Especially the vibration isolation technology of metro near field is still in its infancy. Periodic pile barrier is a low-cost, easy construction type of isolation barrier, and has better isolation effect and engineering feasibility in the vibration isolation of metro near field. This project will use the methods of theoretical analysis, field test and numerical simulation to carry out the study on vibration isolation design of metro near field based on periodic pile barriers. Firstly, analytical and measured transfer functions are used to study on the vibration propagation law of metro near field under different kinds of vibration-reduction tracks. Then according to the vibration propagation characteristics of metro near field, the method of combining numerical simulation and field test is used to study on the dynamic characteristics of vibration isolation, parameter analysis and frequency band of vibration isolation of periodic pile barriers. Eventually the technical parameters combinations and design solutions are developed to apply to different metro design conditions. The expected achievements of this project have important scientific significance and engineering application value in the area of propagation path isolation design for vibration source of metro near field.

随着城市轨道交通的飞速发展，轨道减振措施的局限性日益凸显，针对地铁振源的传播路径隔振技术尚缺乏系统性研究，尤其是地铁近场隔振技术的研究还处于起步阶段。周期性排桩作为一种造价低、易施工的隔振屏障类型，在地铁近场隔振应用中具备较好的效果和工程可行性，因此本项目将采用理论分析、现场测试、仿真计算等方法开展基于周期性排桩的地铁近场隔振设计及应用研究。首先，利用解析和实测得到的地层振动传递函数，详细研究不同减振轨道形式下的地铁近场振动传播规律。然后，根据地铁近场振动传播特性采用仿真计算与实测相结合的方法重点开展周期性排桩的隔振动力特性研究、参数组合分析及隔振频带研究。最终形成适用于不同地铁设计工况的周期性排桩的技术参数组合和设计方案。本项研究的预期成果对地铁近场振源下的传播路径隔振设计具有重要的科学意义和工程应用价值。

随着城市轨道交通的飞速发展，轨道减振措施的局限性日益凸显，针对地铁振源的传播路径隔振技术尚缺乏系统性研究，尤其是地铁近场隔振技术的研究还处于起步阶段。周期性排桩作为一种造价低、易施工的隔振屏障类型，在地铁近场隔振应用中具备较好的效果和工程可行性。.通过现场测试获得地铁隧道结构和地表振动数据；利用理论解析和实测得到地层振动传递函数；利用MATLAB编程计算地铁振动传播规律。掌握了地铁近场的振动传播特性。通过理论分析研究周期性排桩的隔振频带规律，研究出符合工程应用效果的周期性隔振结构。完成详细的地铁周期性排桩设计，研究屏障深度、宽度、厚度、位置等参数对隔离地铁振动的影响，针对不同的地铁近场振动传播特性形成周期性排桩设计方法。在城市轨道交通综合试验线的周期性排桩隔振措施的隔振区域进行现场隔振性能测试，验证周期性排桩的技术参数组合下的隔振频带分布特性。.本项目的主要创新在于：1）编制了土层振动传播规律的理论模型，获取了振动能量在土层中的传播规律。2）通过声子晶体理论计算了周期性排桩的带隙分布规律，并针对地铁不同振源设计出相应隔振带隙的周期性排桩参数。3）通过数值计算对不同参数排桩隔振效果进行系统性研究，掌握了地铁近场周期性排桩的最优参数组合。4）对既有隔振排桩进行现场测试，掌握了其实际减振效果。.本项目提出一种能够配合轨道减振方式达到高效隔振的传播路径隔振技术，形成一套基于周期性隔振排桩的振动环境影响综合解决方案。既可以用于新建地铁线路振动敏感建筑物隔振，又可作为既有线振动超标建筑物治理措施。研究成果具有重大的工程实用价值、广阔的应用前景和巨大的社会价值。