襄陽市交通引發(fā)環(huán)境振動調(diào)查與防治措施

謝天立+吳杰+李小雨+湯旭

摘 要：襄陽市跨越式發(fā)展的進程中，道路交通系統(tǒng)發(fā)展迅速，新建成的漢江三橋和勝利街立交橋就是襄陽市交通系統(tǒng)快速發(fā)展的一個縮影。而隨著公共交通的發(fā)展，交通運營所產(chǎn)生的環(huán)境振動也日益凸顯。為此，本文對襄陽市交通引發(fā)環(huán)境振動調(diào)查與防治措施進行了探討。

關鍵詞：交通車輛；環(huán)境振動調(diào)查；現(xiàn)狀

資助項目：湖北文理學院大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目（201510519050）

1 襄陽市交通引發(fā)振動與噪聲的現(xiàn)狀

車輛通過道路減速帶、高架橋、橋梁時會產(chǎn)生明顯的振動，我國“城市環(huán)境振動測試方法”（GB10071-88）中規(guī)定交通干線兩側(cè)或商業(yè)、混合區(qū)振動限制標準：晝間不超過75Db，夜間不超過72dB。據(jù)測量結(jié)果，當貨車等重型車輛通過道路時，引起的環(huán)境振動頻率主要集中在3-10Hz，緊鄰道路的建筑物的各樓層會產(chǎn)生均值在80-90dB的振動，由此可見，交通荷載引起的環(huán)境振動已遠超國家有關規(guī)定。

襄陽市由于漢江的穿城而過，橋梁是交通系統(tǒng)中必不可少的，已有的一橋、二橋、三橋、魚梁洲大橋以及規(guī)劃中的四橋和五橋，再加上勝利街立交橋，可見襄陽市橋梁眾多。圖1為襄陽市的部分橋梁。而車輛通過橋梁時會產(chǎn)生明顯振動，橋梁振動產(chǎn)生的噪聲，頻率主要分布在100Hz以下，屬于低頻噪聲。與一般噪聲相比，這種噪聲的部分頻率低于可聽，不能依靠聽覺來判斷，聲源確定比較困難，而且波長較長、衰減緩慢，缺乏隔音手段，長期居住在低頻振動與噪聲環(huán)境中的人容易產(chǎn)生莫名其妙的失眠、頭痛、耳鳴、胸悶、腹部壓迫感等心理和生理癥狀，對身體健康有比較大的危害。

2 交通振動與噪聲對居民生產(chǎn)生活及建筑物安全性的影響

2.1 環(huán)境振動對居民生活的影響

環(huán)境振動對居民的生理和心理都會產(chǎn)生不良影響。人體是各器官組成的有機體，不同的器官有各自的自振頻率，尤其是胸部內(nèi)臟，它的自振頻率為4-6HZ，如果環(huán)境振動頻譜含有上述頻段，將引起居民頭暈等不舒服癥狀。為了評價在頻率為1～80Hz振動作用下的人體舒適度，國際標準組織發(fā)布了多個標準，如ISO2631（全身振動暴露度評價指南）等，其相關方法被普遍接受并廣泛采用。

在我國，建筑結(jié)構振動舒適度問題長期以來是一個被忽視的問題，然而，隨著我國社會和經(jīng)濟的發(fā)展，必須注意到以下幾個事實〔1〕人民生活水平的普遍提高，人對生產(chǎn)、生活環(huán)境質(zhì)量的要求也不斷提高，對于同樣水平的振動，過去可能不被認為是什么問題，而現(xiàn)在卻越來越多地引起公眾的強烈反應，這就使得由于振動導致的人體舒適性問題逐步地體現(xiàn)出來。（2）住房制度的改革、福利分房向貨幣化分房轉(zhuǎn)變，使得人們對住房這項固定資產(chǎn)的關注程度大大提高了，而國外的研究表明，由于對資產(chǎn)關注程度的不同，自有房屋的居住者比租賃房屋的居住者更喜歡抱怨振動引起的舒適度問題，可以預見，由于住房制度的改革，我國居民對房屋振動舒適性功能的要求將會更加挑剔。（3）投訴機制的完善使得廣大消費者有了更多的投訴渠道，與此同時，一向不愛惹麻煩、打官司的中國人也越來越懂得和喜好用投訴方式來主張自己的權利，這使得工程設計人員、房產(chǎn)開發(fā)商不得不認真關注這些問題。

據(jù)襄陽臺今日播報報道，襄陽市長虹橋南引橋邊住宅樓經(jīng)常性的有明顯的振動，屋內(nèi)放置在桌子上的水杯，當有車輛經(jīng)過時，水在杯子里發(fā)生晃動，曾引發(fā)居民投訴。圖2為北京市一住宅內(nèi)因為交通振動引起的家具移位。

2.2 環(huán)境振動對建筑結(jié)構的影響

長期非破壞動荷載對建筑結(jié)構的安全性和適用性也會產(chǎn)生不利影響。上部結(jié)構在長期動荷載作用下，材料的微裂縫和缺陷持續(xù)擴展，導致結(jié)構剛度退化，動力特性改變，嚴重時會造成疲勞失效；另外，長期動荷載作用下地基土的強度也會隨振動加速度的增加而降低，同時土體的凝聚力和內(nèi)摩擦角減少，導致土體顆粒移動，基礎下沉；當然，某些功能建筑的適用性也將下降，甚至喪失使用功能。在繁忙的公路和軌道交通附近，一些磚石結(jié)構的古建筑因車輛通過時引起的振動可能會發(fā)生裂縫，圖3為交通荷載造成的建筑開裂。

據(jù)襄陽臺今日播報報道，襄陽市長虹橋南引橋邊住宅樓經(jīng)常性的有明顯的振動，屋內(nèi)放置在桌子上的水杯，當有車輛經(jīng)過時，水在杯子里發(fā)生晃動，曾引發(fā)居民投訴。圖2為北京市一住宅內(nèi)因為交通振動引起的家具移位。

3 交通振動與噪聲的防治方法

為有效控制環(huán)境振動對建筑結(jié)構以及居民的負面影響，通?？梢詮恼裨?，傳播途徑和建筑自身三個方面入手。

在條件允許的情況下，最好是從振源入手，盡量避免機械振動引起環(huán)境振動，這是從根源解決問題，最為有效。主要有兩種思路：1）減輕振源自身的振動，比如對于常見的高架橋，改進高橋的結(jié)構，或者在橋梁上設置減振裝置，減輕橋梁本身的振動，這種方法技術要求高，比較難實現(xiàn)；2）采取隔振措施，阻止橋梁的振動傳到基礎。

如果無法有效控制振源，比如城市交通引起的振動問題，可以從傳播途徑入手，采取在震源和建筑之間挖隔震溝的措施。隔振溝是消耗波動能量的較好方法之一，它不需要對建筑結(jié)構做任何改動，也不需對“振源”改造，唯一的工程就是在震源與建筑物間挖一條具有一定深度的溝。就隔振溝的形式而言，通常有空溝或填充溝、排樁及其它特殊構造的地下結(jié)構形式。通過數(shù)值研究大部分學者都指出隔振溝的深度和對象波長的比值對隔振效果有重要影響，而隔振溝的寬度相對而言作用不是很大。雖然空溝的隔振效果顯得比填充溝好，但是在實際應用中，因為空溝難以維護等原因，填充溝是比較受歡迎的方式。當應力波傳至隔振溝時，由于斷層剛度小，應力波大部分能量被吸收或反射，能起到較好的隔振效果。然而，隔振溝并不是對所有振源都具有很好的耗能效果，人們在研究中發(fā)現(xiàn)，對于高頻的應力波，隔振溝效果很好，而對于低頻應力波，隔振溝效果并不理想。

從結(jié)構自身出發(fā)的主要思路是將結(jié)構的動力特性改變，盡量避開環(huán)境振動的主頻率。改變結(jié)構自身的動力特性通常有以下幾種方法：1）基礎隔震?；A隔震是在基礎和地面間設置橡膠墊，把建筑的振動周期增加到2s左右，避開環(huán)境振動頻率，達到減振的目的。這種方法適用于新建建筑，用于已有建筑加固也有不少成功的例子，但費用較高，通常只用于重要的已有建筑加固；2）增加建筑質(zhì)量（加層或建造屋頂花園），加層或建造屋頂花園可以顯著改變結(jié)構的自振頻率，屋頂花園還可以作成TMD來吸收振動能量，這種方法要求結(jié)構基礎具有足夠的承載能力，對基礎本身比較薄弱的結(jié)構不適用；3）加固基礎或構件增加建筑剛度。通過加固基礎或構件增加結(jié)構的剛度也可以改變結(jié)構的頻率，且施工方法靈活簡便，比如，簡單的基礎注漿，澆注混凝土地坪與原基礎相連，加大構件截面，在問題建筑旁新建小型結(jié)構并與之相連，等等。

4 結(jié)語

綜上所述，在我國，建筑結(jié)構振動舒適度問題長期以來是一個被忽視的問題。為有效控制環(huán)境振動對建筑結(jié)構以及居民的負面影響，通常可以從振源，傳播途徑和建筑自身三個方面入手，做好防治措施，減小影響性。

參考文獻

[1]譚燕.鐵路交通引發(fā)場地振動的傳播規(guī)律與隔振措施研究[D].華中科技大學2011

[2]趙才友.高架軌道交通環(huán)境振動與噪聲關鍵技術研究[D].西南交通大學2014