地面列車荷載作用下地屏障對(duì)建筑樓板的隔振效果分析

鄔玉斌 宋瑞祥 何蕾 劉必?zé)?/p>

摘要：以某地鐵車輛段咽喉區(qū)地鐵地面線臨近新建結(jié)構(gòu)為對(duì)象，在場(chǎng)地土與建筑室內(nèi)樓板振動(dòng)測(cè)試分析的基礎(chǔ)上，采用三維有限元分析方法，系統(tǒng)地研究了地屏障對(duì)建筑樓板的隔振效果及參數(shù)影響規(guī)律，計(jì)算結(jié)果表明：樓板地鐵振動(dòng)響應(yīng)與其自振特性密切相關(guān)，地屏障材料、埋深及實(shí)施位置對(duì)隔振效果影響明顯，不同樓層、房間的減振效果差異較大且規(guī)律性差，但經(jīng)優(yōu)化的隔振屏障對(duì)建筑樓板的平均減振效果能達(dá)5dB以上。研究成果可為隔振屏障在地鐵振動(dòng)控制中的工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：隔振屏障;隔振效果;軌道交通;地鐵振動(dòng);數(shù)值仿真

中圖分類號(hào)：TU352.1;TB535文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：i004-4523（2020）02-0322-09

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2020.02.012

引言

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，地鐵線路距離建筑結(jié)構(gòu)越來越近，由此引發(fā)的振動(dòng)噪聲問題愈發(fā)突出，對(duì)于臨近已開通地鐵線路的新建結(jié)構(gòu)，當(dāng)無法采取高級(jí)別軌道減振措施時(shí)，可采用隔振屏障和建筑結(jié)構(gòu)自身振動(dòng)控制措施。建筑結(jié)構(gòu)自身振動(dòng)控制包括建筑基礎(chǔ)設(shè)置彈簧隔振支座或鋪設(shè)彈性墊層以及房中房結(jié)構(gòu)等形式，該類措施需同建筑結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)與實(shí)施;隔振屏障是通過振波的反射、散射和衍射效應(yīng)，達(dá)到隔斷或減小振動(dòng)能量傳播的作用，該類措施受地鐵線路運(yùn)營(yíng)和建筑建設(shè)條件的影響相對(duì)較小。

隔振屏障分為連續(xù)隔振屏障和非連續(xù)隔振屏障，其中連續(xù)隔振屏障的隔振效果更優(yōu)。人們?cè)缭谏鲜兰o(jì)中葉就對(duì)連續(xù)屏障隔振性能進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析和試驗(yàn)研究，Woods（1968年）對(duì)隔振溝的隔振效果進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，以振動(dòng)衰減系數(shù)作為隔振效果評(píng)價(jià)量，給出了隔振溝設(shè)計(jì)原則;Adam等研究了空溝和填充溝渠屏障的隔振效果，得出空溝可以減少80%的振動(dòng)。由于空溝施工和維護(hù)難度大，很少應(yīng)用于實(shí)際工程，取而代之的是各種材料填充起來的隔振屏障，尤其結(jié)合建筑基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)具有一定的可行性。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)城市軌道交通列車荷載的地屏障隔振特性也開展了大量研究并有一些工程應(yīng)用案例。但從國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀看，大多是關(guān)于屏障自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)屏障后方場(chǎng)地土地表的隔振性能研究，關(guān)于隔振屏障對(duì)建筑室內(nèi)樓板的隔振效果研究少見報(bào)導(dǎo)，實(shí)際上隔振屏障對(duì)建筑室內(nèi)樓板的隔振效果影響因素更為復(fù)雜，隔振效果除與屏障本身參數(shù)有關(guān)外，還同屏障與振源及保護(hù)目標(biāo)之問的布設(shè)位置、建筑結(jié)構(gòu)及樓板自振特性等諸多因素相關(guān)，場(chǎng)地土的隔振效果不能完全反映建筑室內(nèi)樓板的隔振效果?！陡粽裨O(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50463-2008）中雖規(guī)定了地屏障的設(shè)計(jì)原則和要求，但也沒有給出設(shè)計(jì)參數(shù)與隔振效果之問的物理關(guān)系，目前工程應(yīng)用時(shí)只能定性設(shè)計(jì)，較難量化預(yù)估建筑室內(nèi)樓板的隔振效果。為此，本文以某地鐵車輛段地面線臨近新建建筑為例，在地鐵振動(dòng)現(xiàn)狀詳細(xì)實(shí)測(cè)分析的基礎(chǔ)上，采用大型三維數(shù)值仿真分析方法，研究了地屏障對(duì)建筑室內(nèi)樓板的隔振效果及參數(shù)影響規(guī)律。

1分析對(duì)象概況

1.1地鐵線路與建筑結(jié)構(gòu)概況

建筑結(jié)構(gòu)緊鄰地鐵車輛段咽喉區(qū)，該區(qū)問線路為減振墊碎石道床地面線，列車為B型6列編組，運(yùn)行設(shè)計(jì)時(shí)速小于25km/h。建筑受多條地鐵線路振動(dòng)影響，距離最近地鐵線路約為31m，建筑為地下2層/地上18層的框架剪力墻結(jié)構(gòu)，采用筏板建筑基礎(chǔ)，基底埋深9m，結(jié)構(gòu)沿軌道方向長(zhǎng)約105m。圖1為建筑結(jié)構(gòu)與地鐵線路位置平面示意圖。

地鐵車輛段咽喉區(qū)具有多道岔軌縫、小曲率半徑的軌道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，輪軌沖擊振動(dòng)明顯，是車輛段振動(dòng)噪聲影響最嚴(yán)重的區(qū)域，但由于軌道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，該區(qū)段可采取的高等軌道減振措施有限，通常采用減振墊碎石道床控制措施，大量實(shí)測(cè)結(jié)果表明該區(qū)段僅采用軌道源強(qiáng)減振措施不能充分滿足上蓋及周邊臨近敏感建筑開發(fā)振動(dòng)控制需求，有必要進(jìn)一步采用隔振屏障或建筑自身振動(dòng)控制措施。為此，本文基于地鐵軌道源強(qiáng)現(xiàn)狀條件，以建筑室內(nèi)樓板振動(dòng)響應(yīng)為評(píng)價(jià)目標(biāo)，對(duì)隔振屏障控制措施效果及參數(shù)影響規(guī)律進(jìn)行研究。

1.2地鐵振動(dòng)現(xiàn)狀測(cè)試分析

為了解地鐵列車運(yùn)行對(duì)場(chǎng)地土及建筑室內(nèi)樓板的振動(dòng)影響現(xiàn)狀，對(duì)場(chǎng)地土地表和建筑室內(nèi)樓板進(jìn)行了地鐵振動(dòng)響應(yīng)同步測(cè)試，共獲得10輛列車進(jìn)庫(kù)振動(dòng)數(shù)據(jù)，加速度傳感器布設(shè)位置如圖2所示。測(cè)點(diǎn)1和測(cè)點(diǎn)2布設(shè)在場(chǎng)地土地表，測(cè)點(diǎn)3-7分別布設(shè)在建筑A房問地下2層、地上1，3，5，7層樓板正中心，測(cè)點(diǎn)8布設(shè)在遠(yuǎn)離軌道線路、面積較大房問B的樓板正中心，測(cè)試階段房問內(nèi)部尚未砌筑隔墻。

圖3分別給出了場(chǎng)地土地表（測(cè)點(diǎn)1）、A房問（測(cè)點(diǎn)4）和B房問（測(cè)點(diǎn)8）室內(nèi)樓板典型實(shí)測(cè)加速度時(shí)程和頻譜曲線，由圖可知，場(chǎng)地土地鐵振動(dòng)頻率成分主要分布在8-50Hz之問，其中最大振動(dòng)頻率峰值為11Hz;A房問樓板振動(dòng)頻率分布很集中，存在一非常明顯的38Hz振動(dòng)波峰;B房間樓板振動(dòng)頻率成分豐富，存在多個(gè)振動(dòng)波峰。值得一提的是，A，B房問樓板振動(dòng)響應(yīng)在11Hz均出現(xiàn)一個(gè)小波峰，同地鐵振源主頻吻合。

為了分析建筑室內(nèi)樓板自振特性及其對(duì)地鐵振動(dòng)響應(yīng)的影響，對(duì)環(huán)境振動(dòng)下的A，B房問樓板正中心振動(dòng)進(jìn)行了測(cè)試分析，圖4為A，B房問環(huán)境振動(dòng)下的實(shí)測(cè)加速度曲線及其頻譜圖，由圖可知：在環(huán)境振動(dòng)作用下，A房問樓板存在兩個(gè)明顯的頻率振動(dòng)波峰，第1個(gè)最大振動(dòng)頻率為38Hz，應(yīng)該是樓板的豎向自振頻率，同圖3地鐵引起的樓板振動(dòng)響應(yīng)主頻完全相同，說明地鐵列車運(yùn)行所致建筑樓板振動(dòng)響應(yīng)特征與其豎向自振頻率密切相關(guān);環(huán)境振動(dòng)作用下B房問樓板振動(dòng)頻率波峰較多，其中第1個(gè)最大振動(dòng)頻率為22Hz，對(duì)比圖3地鐵振動(dòng)頻譜曲線可以發(fā)現(xiàn)，B房問樓板自振頻譜曲線同地鐵引起的振動(dòng)頻譜曲線形狀相似，進(jìn)一步說明了樓板自振特性對(duì)地鐵振動(dòng)響應(yīng)的影響。

對(duì)A，B房問樓板進(jìn)行了模態(tài)計(jì)算分析，如圖5所示，A，B房問樓板的第1階自振頻率理論計(jì)算結(jié)果分別為38和22Hz，同環(huán)境振動(dòng)實(shí)測(cè)分析結(jié)果吻合，進(jìn)一步證明了建筑室內(nèi)樓板地鐵振動(dòng)響應(yīng)特征主要受其自振特性影響。

圖6給出了8個(gè)測(cè)點(diǎn)10輛列車實(shí)測(cè)加速度有效值的算術(shù)平均值，由圖可知，地下室地板振動(dòng)明顯小于場(chǎng)地土和上層樓板振動(dòng)，B房問相比A房問距離振源更遠(yuǎn)，但由于該測(cè)點(diǎn)房問樓板固有頻率與振動(dòng)源強(qiáng)荷載主頻更加接近，其振動(dòng)加速度值沒有明顯衰減反而相對(duì)于A房問個(gè)別測(cè)點(diǎn)振動(dòng)更大。

2隔振屏障效果計(jì)算分析方法

目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者一般采用數(shù)值仿真或模型試驗(yàn)方法通過參數(shù)化分析來研究隔振屏障的隔振性能，這就需要首先建立高效精確的計(jì)算分析方法或試驗(yàn)平臺(tái)。本文首先建立“軌道-巖土-建筑”大型三維有限元模型，通過振動(dòng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)仿真模型計(jì)算精度進(jìn)行校核驗(yàn)證，在此基礎(chǔ)上，通過多工況對(duì)比計(jì)算研究隔振屏障對(duì)室內(nèi)樓板的隔振效果及參數(shù)影響規(guī)律。

2.1計(jì)算模型

在進(jìn)行隔振措施效果計(jì)算分析之前，首先根據(jù)測(cè)試階段場(chǎng)地土、線路及建筑結(jié)構(gòu)資料，建立了“軌道一巖土一建筑”地鐵振動(dòng)現(xiàn)狀三維有限元模型，基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型計(jì)算方法和參數(shù)的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。

圖7為整體有限元模型，計(jì)算模型場(chǎng)地土長(zhǎng)、寬、高分別為146m×150m×30m，依據(jù)地勘資料將場(chǎng)地土等效簡(jiǎn)化為3層，采用solid45實(shí)體單元模擬，每層土體的埋深及物理參數(shù)如表1所示;建筑基底埋深9m，地下1層和2層頂板厚度分別為0.15和0.3m，其他層樓板厚0.1m，建筑總高54.9m，結(jié)構(gòu)墻體及樓板采用shelll81殼單元模擬，結(jié)構(gòu)柱與梁采用beam188梁?jiǎn)卧M。鋼軌與扣件分別采用beam188梁?jiǎn)卧蚦ombine14阻尼彈簧單元模擬。由于在列車荷載作用下，土體及混凝土材料均處于線彈性工作狀態(tài)，因此計(jì)算模型未考慮材料非線性問題。整個(gè)模型計(jì)算單元達(dá)21.5萬(wàn)個(gè)。

根據(jù)地鐵振動(dòng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析及相關(guān)國(guó)家規(guī)范對(duì)地鐵環(huán)境振動(dòng)影響評(píng)價(jià)量規(guī)定要求，本文模型積分時(shí)問步長(zhǎng)設(shè)為1/512s，可獲取256Hz的振動(dòng)頻率計(jì)算結(jié)果，能夠充分滿足地鐵環(huán)境振動(dòng)頻率計(jì)算精度要求;為平衡計(jì)算精度和計(jì)算成本，模型單元采用疏密結(jié)合的網(wǎng)格劃分策略，對(duì)地鐵振源傳至建筑基礎(chǔ)之問的巖土介質(zhì)及建筑樓板單元按關(guān)心波長(zhǎng)的1/6確定網(wǎng)格尺寸，依據(jù)地勘資料本項(xiàng)目場(chǎng)地地表以下20m范圍土體等效剪切波速為275-284m/s，如圖3所示地鐵振動(dòng)主頻小于50Hz，因此計(jì)算模型最小關(guān)心波長(zhǎng)約為5.5m;對(duì)模型不關(guān)心位置處的網(wǎng)格進(jìn)行適當(dāng)放寬。由于模型計(jì)算量巨大，所有工況的動(dòng)力時(shí)程計(jì)算分析均在750萬(wàn)億次/s的工業(yè)云計(jì)算平臺(tái)上完成。

本文采用三維黏彈性人工邊界消除反射波對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，即在模型四周邊界巖土單元節(jié)點(diǎn)上設(shè)置并聯(lián)彈簧一阻尼器元件，其中彈簧元件的彈性系數(shù)Kb及黏性阻尼器的阻尼系數(shù)Cb的計(jì)算公式如下式中

R表示波源至人工邊界的距離，本文模型波源設(shè)為地鐵線路對(duì)稱中心位置;p，G，c分別表示巖土介質(zhì)的密度、剪切模量和波速，法向人工邊界波速取縱波波速，切向人工邊界波速取剪切波波速，各土層參數(shù)基于表1或相關(guān)理論公式推算獲得;參數(shù)a根據(jù)人工邊界的類型及設(shè)置方向取值，根據(jù)文獻(xiàn)[18]的研究結(jié)論，法向邊界取值1.33、切向邊界取值0.67。

由于本文模型采用的是在邊界節(jié)點(diǎn)上施加彈簧一阻尼單元集中處理的方式，因此彈簧一阻尼單元的剛度和阻尼參數(shù)分別由式（1）中的彈性系數(shù)和阻尼系數(shù)乘以節(jié)點(diǎn)代表的等效面積確定，受土體物理參數(shù)、波源距離和單元尺寸共同影響，不同邊界位置彈簧一阻尼單元參數(shù)不相同，為方便邊界單元參數(shù)求解和施加，通過參數(shù)化建模方法編寫了邊界單元參數(shù)自動(dòng)求解和人工邊界施加程序，提高了建模效率。

2.2地鐵荷載模型及輸入

列車荷載模型及輸入是影響數(shù)值計(jì)算精度的最關(guān)鍵因素，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已提出多種求解分析方法，包括經(jīng)驗(yàn)分析法、實(shí)測(cè)分析法和模型分析法等，每種方法分別有各自的特點(diǎn)和適用條件，其中基于地鐵振源實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)測(cè)分析法和模型分析法更為準(zhǔn)確和符合實(shí)際情況，但開展振源測(cè)試需協(xié)同地鐵等部門配合完成，很難實(shí)現(xiàn)。由于無法獲取實(shí)測(cè)振源數(shù)據(jù)，并綜合考慮本文的研究目的，即重點(diǎn)關(guān)注隔振屏障布設(shè)位置場(chǎng)地土臨近區(qū)域及建筑室內(nèi)樓板地鐵振動(dòng)響應(yīng)，而地鐵軌道及其近場(chǎng)位置振源特性不是本文研究重點(diǎn)，為此本文參考文獻(xiàn)[19]，采用基于場(chǎng)地土實(shí)測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)反演求解列車荷載的研究方法。該種方法求解的輪軌力雖為假定荷載，但能充分保證所關(guān)心位置處的地鐵振動(dòng)計(jì)算精度，尤其對(duì)頻域振動(dòng)具有極高的計(jì)算精度，能夠滿足本文研究需求。

該方法將列車荷載簡(jiǎn)化為由一系列不同幅值正弦力組合而成的力荷載，通過調(diào)整不同頻率的正弦力的幅值構(gòu)建不同頻率分布特征和強(qiáng)度的人工列車荷載，其列車荷載模型公式可表示如下

為真實(shí)反映由軌道及車輛特征幾何參數(shù)引起的特定地鐵振動(dòng)頻率，建立了細(xì)致的“鋼軌-扣件”軌道模型，依據(jù)列車實(shí)際運(yùn)行速度以及轉(zhuǎn)向架問軸距、車輛內(nèi)軸距、車輛問軸距等6B列車車體參數(shù)對(duì)計(jì)算模型準(zhǔn)確施加輪軌力，并編寫了列車荷載模型求解與施加程序，圖8為列車荷載施加示意圖。首先依據(jù)圖紙資料建立鋼軌-扣件-道床有限元模型，鋼軌采用梁?jiǎn)卧?，扣件采用彈簧一阻尼單元，依?jù)車輛幾何參數(shù)確定每個(gè)車輪初始位置并施加初始列車荷載力F（to），根據(jù)列車運(yùn)行速度（本項(xiàng)目設(shè)計(jì)車速為25km/h）計(jì)算每個(gè)加載時(shí)步的列車輪軌力F（t）及其所在位置，程序通過實(shí)時(shí)計(jì)算加載位置與鋼軌梁?jiǎn)卧獌晒?jié)點(diǎn)之問的相對(duì)距離，按距離反比例的關(guān)系將輪軌力F（t）以集中力形式分配給梁?jiǎn)卧獌晒?jié)點(diǎn)上，從而實(shí)現(xiàn)考慮列車行駛效應(yīng)的移動(dòng)荷載施加。

2.3模型調(diào)試與精度驗(yàn)證

基于2.1節(jié)建立的三維有限元模型和2.2節(jié)構(gòu)建的列車荷載模型及輸入方法，通過有限元模型試運(yùn)算，將計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比校核，不斷優(yōu)化模型和列車荷載參數(shù)，當(dāng)計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合時(shí)，即認(rèn)為獲得符合實(shí)際情況的列車荷載和計(jì)算模型，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展隔振屏障的效果計(jì)算分析。

圖9給出列車荷載模型和計(jì)算模型調(diào)試完成后場(chǎng)地土地表測(cè)點(diǎn)1和建筑室內(nèi)樓板測(cè)點(diǎn)6位置處的計(jì)算結(jié)果與典型測(cè)試結(jié)果的對(duì)比圖。由圖可知：場(chǎng)地土地鐵振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算頻譜同典型實(shí)測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)基本吻合，樓板振動(dòng)計(jì)算主頻與實(shí)測(cè)結(jié)果一致，均為38Hz，場(chǎng)地土和樓板振動(dòng)加速度峰值也基本接近，說明本文數(shù)值計(jì)算方法的有效性，基于該模型可進(jìn)一步開展隔振屏障效果計(jì)算分析。

3隔振屏障效果分析

3.1隔振屏障參數(shù)設(shè)計(jì)

圖10為隔振屏障布設(shè)示意圖。由圖可知振源特性、場(chǎng)地條件、屏障材料與幾何參數(shù)、屏障位置及結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性是影響屏障效果的主要因素，由于本文所研究的振源、場(chǎng)地土及建筑結(jié)構(gòu)已確定，故屏障材料特性、幾何參數(shù)及位置等因素是本文重點(diǎn)分析內(nèi)容。

發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）是一種常見的柔性土工泡沫材料，具有質(zhì)量輕、耐壓性好、強(qiáng)度高、化學(xué)性能穩(wěn)定及易施工等特點(diǎn)，在國(guó)外已有地面交通隔振應(yīng)用案例。

本文對(duì)EPS12，EPS19，EPS29和EPS46四種材料屏障以及EPS-混凝土復(fù)合式屏障進(jìn)行了隔振效果計(jì)算分析。表2給出了四種EPS材料物理參數(shù)表（參考美國(guó)試驗(yàn)與材料學(xué)會(huì)ASTM D6817標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范）。

本文對(duì)不同設(shè)計(jì)參數(shù)組合的隔振屏障進(jìn)行了隔振效果計(jì)算分析，各計(jì)算工況參數(shù)如表3所示。

3.2評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 10070-1988），地鐵列車運(yùn)行引起的環(huán)境振動(dòng)采用鉛垂向z振級(jí)最大值VLzmax進(jìn)行評(píng)價(jià)，其關(guān)注頻率范圍為1-80Hz。Z振級(jí)實(shí)質(zhì)為加速度級(jí)的計(jì)權(quán)值。加速度

3.3隔振效果分析

基于本文數(shù)值計(jì)算分析方法和模型，分別對(duì)表3中的不同設(shè)計(jì)參數(shù)組合隔振屏障進(jìn)行了地鐵振動(dòng)響應(yīng)仿真模擬，依據(jù)計(jì)算結(jié)果分析了各設(shè)計(jì)因素對(duì)建筑物室內(nèi)樓板振動(dòng)響應(yīng)隔振效果的影響規(guī)律。

圖11給出了不同材料屏障在A，B兩個(gè)房問樓板各樓層減振效果計(jì)算結(jié)果，由圖可知：

（1）不同房問樓板的隔振效果不相同，相比而言A房問的隔振效果優(yōu)于B房問，對(duì)于EPSl2隔振屏障，A房問各樓層平均隔振效果為7.8dB，B房問的平均隔振效果為5.8dB;

（2）相同房問不同樓層的隔振效果不相同，而且個(gè)別樓層的效果相差較大，A房問隔振效果最好的第3層和效果最差的第12層有大約10dB的差距;不同樓層、不同房問隔振效果的差異性說明了建筑結(jié)構(gòu)整體及室內(nèi)樓板構(gòu)件的自振特性對(duì)屏障隔振效果有較大的影響;

（3）對(duì)比表1中的場(chǎng)地土物理參數(shù)，本文選取的系列EPS材料均屬于柔性填充屏障，結(jié)果表明相對(duì)于場(chǎng)地土屏障材料密度越小、彈性模量越小的材料隔振效果越好，即屏障材料物理特性同場(chǎng)地土差異性越大，其隔振效果越好，這符合以往研究成果規(guī)律。

圖12給出了不同深度屏障的隔振效果計(jì)算結(jié)果。由圖可以看出，深度對(duì)不同樓層、不同房問隔振效果的影響規(guī)律復(fù)雜，對(duì)于A房問，4m埋深的屏障隔振效果最差，甚至出現(xiàn)放大作用，9和15m埋深的屏障在建筑高層隔振效果相差不大，但在低樓層隔振效果隨樓層的變化規(guī)律不一致;對(duì)于B房問，4m埋深屏障對(duì)高層隔振效果較差，而對(duì)低樓層隔振效果較好，15m埋深屏障在各樓層隔振效果都明顯好于9m屏障。為說明埋深對(duì)屏障總體效果的影響，表4給出了不同埋深屏障在兩個(gè)房問所有樓層隔振效果的平均值。由表可知，A房問9和15m埋深屏障平均效果均為7.1dB，效果明顯優(yōu)于4m屏障;B房問15m埋深屏障平均效果最好，4和9m埋深屏障效果相差不大，分別為3.2和2.3dB?？傮w而言，隔振屏障越深隔振效果越好。

圖13給出了不同屏障位置對(duì)建筑室內(nèi)測(cè)點(diǎn)的隔振效果計(jì)算結(jié)果，由圖可知：屏障位置對(duì)建筑室內(nèi)樓板的隔振效果也有較大的影響，相比埋深和材料特性，位置對(duì)室內(nèi)隔振效果的影響規(guī)律更為復(fù)雜。對(duì)于房問A，距離建筑9m位置屏障對(duì)建筑室內(nèi)樓板整體隔振效果最優(yōu)，但對(duì)于房問B，其隔振效果最差，而距建筑18和26m位置處的屏障對(duì)B房問的隔振效果相對(duì)較好。表5給出了不同屏障位置在兩個(gè)房問所有樓層隔振效果的平均值。由表可知：不同房問對(duì)屏障最佳位置設(shè)計(jì)要求及其影響規(guī)律并不相同。因此在實(shí)際工程設(shè)計(jì)實(shí)施應(yīng)用時(shí)，應(yīng)兼顧屏障位置實(shí)施條件以及建筑室內(nèi)不同房問的隔振需求重要程度，通過多種工況計(jì)算比較得出最優(yōu)屏障實(shí)施位置。

圖14給出了混凝土屏障、EPS屏障以及兩種材料組合而成的復(fù)合式屏障的計(jì)算結(jié)果，由圖可知：在場(chǎng)地土條件和屏障幾何參數(shù)相同情況下，EPSl2屏障隔振效果優(yōu)于混凝土屏障，兩種材料組合而成的復(fù)合式屏障隔振效果位于兩者之問，兩種材料的厚度比對(duì)隔振效果的影響不顯著，總體而言EPS材料占比較大的復(fù)合屏障隔振效果略優(yōu)。

4結(jié)論

本文以某地鐵車輛段咽喉區(qū)臨近新建結(jié)構(gòu)為對(duì)象，開展了場(chǎng)地土及建筑室內(nèi)樓板地鐵振動(dòng)響應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，并建立了軌道一巖土一建筑三維數(shù)值仿真模型，通過地鐵振動(dòng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)校核驗(yàn)證了計(jì)算模型的有效性，在此基礎(chǔ)上，計(jì)算分析了隔振屏障設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)建筑室內(nèi)樓板隔振效果的影響規(guī)律，主要研究結(jié)論如下：

（1）地鐵振動(dòng)實(shí)測(cè)結(jié)果表明，車輛段咽喉區(qū)低速列車所致場(chǎng)地土振動(dòng)頻率集中在8-50Hz，其中最大振動(dòng)主頻為11Hz;建筑樓板地鐵振動(dòng)響應(yīng)受樓板自振特性影響明顯，距離地鐵線路較遠(yuǎn)的B房問因樓板自振頻率相對(duì)較低且同振源主頻更接近，其樓板振動(dòng)反而略大于A房問，因此通過優(yōu)化房問戶型和樓板尺寸，使樓板自振頻率盡量避開振源主頻可以起到抑振作用。

（2）計(jì)算結(jié)果表明：隔振屏障對(duì)建筑室內(nèi)樓板地鐵振動(dòng)具有一定的隔振效果，但受建筑結(jié)構(gòu)整體振型和樓板固有頻率的影響，不同樓層、不同房問的隔振效果相差較大。在特殊屏障設(shè)計(jì)參數(shù)下，局部房問甚至可能出現(xiàn)振動(dòng)放大的現(xiàn)象，但從各樓層平均效果看，經(jīng)參數(shù)組合優(yōu)化的連續(xù)屏障其平均隔振效果能夠達(dá)到5dB以上，具有較好的減振效果。

（3）通過計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析可知：屏障材料、深度、位置及結(jié)構(gòu)形式均一定程度地影響建筑室內(nèi)樓板隔振效果。對(duì)于本文計(jì)算的柔性減振材料（相對(duì)場(chǎng)地土物理性質(zhì)），材料剛度越小，屏障材料與場(chǎng)地土物理性質(zhì)差異越大，其隔振效果越好;不同樓層房問受深度影響的規(guī)律性不完全一致，但從各樓層平均隔振效果來看，屏障設(shè)置越深，其效果越好;屏障位置對(duì)建筑室內(nèi)的隔振效果影響不可忽略，但不同房問對(duì)應(yīng)的最優(yōu)屏障位置并不完全相同;對(duì)于相同厚度的屏障，復(fù)合式屏障相比單一材料屏障沒有明顯提高隔振效果，且兩種材料厚度之比對(duì)隔振效果的影響并不顯著。

（4）由于本文以實(shí)際工程項(xiàng)目為研究對(duì)象，僅研究分析了屏障參數(shù)及位置對(duì)建筑樓板的隔振效果影響規(guī)律，未考慮振源特性和場(chǎng)地條件對(duì)隔振效果的影響，因此本文研究提出的隔振屏障優(yōu)化設(shè)計(jì)分析方法及屏障參數(shù)定性影響規(guī)律可供相似工程項(xiàng)目參考借鑒。但對(duì)實(shí)際工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，應(yīng)結(jié)合振源特性、場(chǎng)地條件、屏障可實(shí)施位置以及建筑結(jié)構(gòu)和樓板振動(dòng)特性等項(xiàng)目實(shí)際特點(diǎn)，進(jìn)行針對(duì)性的量化評(píng)估。

值得說明的是，振源特性和場(chǎng)地巖土物理特性同樣會(huì)對(duì)隔振屏障效果產(chǎn)生影響，尤其是在多輛列車振源共同作用下的隔振效果值得研究，作者后續(xù)將對(duì)這兩方面影響因素做進(jìn)一步深入研究。