鐵路穿越機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)引起的車(chē)致振動(dòng)響應(yīng)研究

陳以庭，馮讀貝，陸林興，王 煒，楊吉忠，金旭煒

（1．中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都 610031；2．中國(guó)民用航空中南地區(qū)空中交通管理局廣西分局，南寧 530049；3．廣西機(jī)場(chǎng)管理集團(tuán)有限責(zé)任公司，南寧 530033）

《“十三五”現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃》[1]提出推進(jìn)集民航、高鐵、地鐵及汽車(chē)等多種運(yùn)輸方式于一體的大型綜合交通運(yùn)輸樞紐的建設(shè)，其中，“零換乘”對(duì)大型綜合交通樞紐的設(shè)計(jì)提出了技術(shù)挑戰(zhàn)，特別是空鐵聯(lián)運(yùn)模式下高速鐵路和快速地鐵下穿航站樓、塔臺(tái)、跑道、信標(biāo)臺(tái)等機(jī)場(chǎng)建（構(gòu)）筑物時(shí)引起的車(chē)致振動(dòng)問(wèn)題，引起設(shè)計(jì)人員高度重視。

列車(chē)運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)主要以低頻振動(dòng)為主，振動(dòng)經(jīng)由大地傳播至地上結(jié)構(gòu)，持續(xù)的低頻振動(dòng)會(huì)造成人身體及心理上的不適。早在1900 年，倫敦地鐵中央線運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)已被投訴擾民[2]；張向東等[3]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)振級(jí)達(dá)到65.0 dB 時(shí)，環(huán)境振動(dòng)會(huì)影響人的睡眠，人長(zhǎng)期處于振動(dòng)環(huán)境會(huì)對(duì)人體生理產(chǎn)生不容忽視的危險(xiǎn)；劉衛(wèi)豐等[4-5]對(duì)北京地鐵進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，列車(chē)運(yùn)行引起的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致建筑物內(nèi)精密儀器精度下降，甚至?xí)p壞精密儀器。因此，在大型綜合交通樞紐建設(shè)中必須要考慮車(chē)致振動(dòng)的影響。

機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)屬于航空運(yùn)輸管制設(shè)施，根據(jù)《民用航空空中交通管理規(guī)則》[6]要求，塔臺(tái)管制員連續(xù)執(zhí)勤時(shí)間不得超過(guò)6 h，從事雷達(dá)管制的管制員連續(xù)執(zhí)勤時(shí)間不得超過(guò)2 h。然而，當(dāng)高速列車(chē)近距離經(jīng)過(guò)塔臺(tái)時(shí)，輪軌動(dòng)載荷會(huì)引起塔臺(tái)工作層面的振動(dòng)，同時(shí)還會(huì)引發(fā)結(jié)構(gòu)二次噪聲，直接影響塔臺(tái)工作人員的工作狀態(tài)。因此，有必要對(duì)列車(chē)近距離穿越塔臺(tái)時(shí)產(chǎn)生的車(chē)致振動(dòng)影響開(kāi)展研究，且目前尚無(wú)針對(duì)航空管制塔臺(tái)區(qū)域車(chē)致振動(dòng)及二次結(jié)構(gòu)噪聲限值的相關(guān)規(guī)定和研究，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范可供借鑒。

依據(jù)《城市軌道交通引起建筑物振動(dòng)與二次輻射噪聲限制及其測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)》[7]（JGJ/T 170—2009）（簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》），以國(guó)內(nèi)某在建機(jī)場(chǎng)綜合交通樞紐項(xiàng)目為研究對(duì)象，對(duì)250 km/h 高速鐵路和120 km/h 快速地鐵近距離穿越塔臺(tái)時(shí)引起的振動(dòng)進(jìn)行分析，并對(duì)塔臺(tái)功能層的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究成果可為高速鐵路和快速地鐵引入機(jī)場(chǎng)樞紐相關(guān)設(shè)計(jì)提供參考和依據(jù)。

1 項(xiàng)目概況

某新建機(jī)場(chǎng)為集航空、高速鐵路、快速地鐵和公路于一體的綜合交通樞紐，高鐵和地鐵線路臨近機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)，高鐵和地鐵線路距塔臺(tái)中心最近距離分別為48 m和85 m，高鐵與地鐵隧道覆土厚度均約9 m，線路與塔臺(tái)相對(duì)位置關(guān)系如圖1 所示。高速鐵路機(jī)場(chǎng)站為兩臺(tái)夾四線雙島式車(chē)站，其中含兩條正線，高鐵線路存在正線穿越塔臺(tái)的情況，運(yùn)行時(shí)速為250 km/h；地鐵機(jī)場(chǎng)站距離塔臺(tái)580 m，地鐵穿越塔臺(tái)區(qū)域存在高速通過(guò)現(xiàn)象，最高運(yùn)行時(shí)速為120 km/h。

圖1 線路與塔臺(tái)相對(duì)位置關(guān)系Fig.1 Relationship of position between lines and tower

2 分析模型

2.1 塔臺(tái)模型

塔臺(tái)地上高度約89 m，主體為鋼筋混凝土核心筒體結(jié)構(gòu)，筒體直徑為14 m，基礎(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)，底部伸入到中等風(fēng)化灰?guī)r層中，承臺(tái)坐落于硬塑狀粉質(zhì)黏土層中。塔臺(tái)核心筒體結(jié)構(gòu)厚度為500 mm、內(nèi)部隔墻厚度為200 mm、樓板厚度為120 mm，均采用殼單元模擬，靠近頂部為7個(gè)主要的功能層，外部環(huán)形功能區(qū)為框架結(jié)構(gòu)，其中框架梁尺寸分別為600 mm×800 mm、400mm×500mm、400mm×800mm 及300 mm×600 mm，均采用梁?jiǎn)卧M，底部的承臺(tái)為正六邊形棱柱體，邊長(zhǎng)9.2 m，高2.0 m，采用實(shí)體單元模擬，承臺(tái)下部樁基礎(chǔ)直徑為1.5 m，長(zhǎng)為17.5 m，采用梁?jiǎn)卧M，塔臺(tái)模型[2]如圖2 所示。

圖2 塔臺(tái)模型Fig.2 Model of tower

對(duì)塔臺(tái)進(jìn)行模態(tài)分析，得到塔臺(tái)部分振型如圖3所示，前20 階自振頻率如表1 所示，塔臺(tái)前5 階振型均為水平方向，從第6 階振型開(kāi)始豎直方向占主導(dǎo)作用。從圖3（a）可知，塔臺(tái)第1 階振型為沿著水平方向的整體側(cè)移；從圖3（b）可知，塔臺(tái)第3 階振型為繞著豎向的轉(zhuǎn)動(dòng)；從圖3（c）和表1 可知，塔臺(tái)第14 階振型自振頻率為7.85 Hz，塔臺(tái)頂部管制指揮層和設(shè)備夾層的振動(dòng)顯著，整體變形呈現(xiàn)蝴蝶狀；從圖3（d）和表1可知，塔臺(tái)第20 階振型自振頻率為11.39 Hz，氣象觀察層振動(dòng)顯著，整體變形呈波浪狀。

表1 塔臺(tái)前20 階自振頻率Tab.1 Natural vibration frequency of the first 20 modes of the tower

圖3 塔臺(tái)振型Fig.3 Mode of tower vibration

2.2 隧道-大地-塔臺(tái)三維模型

大地尺寸沿隧道方向取120 m，垂直于隧道方向取160 m，豎向取55 m。隧道包括新建高鐵和地鐵隧道，高鐵隧道為單洞，在臨近塔臺(tái)區(qū)段由四線變?yōu)殡p線；地鐵隧道為單洞雙線，上行線和下行線之間由柱分隔，隧道-大地-塔臺(tái)三維模型如圖4 所示。巖土體共包含5 層，土體的計(jì)算參數(shù)如表2 所示。

圖4 隧道-大地-塔臺(tái)相互作用分析模型Fig.4 Analysis model of tunnel-ground-tower interaction

表2 土層計(jì)算參數(shù)Tab.2 Soil layer calculation parameters

在動(dòng)力分析過(guò)程中，波動(dòng)的頻率成分與土體的波速特性會(huì)影響波傳播的精度，網(wǎng)格尺寸受輸入波的最短波長(zhǎng)限制，Lysmer 等[8]的研究表明，網(wǎng)格尺寸必須小于輸入波形最短波長(zhǎng)的1/8～1/10。根據(jù)上述原則，最終土體的網(wǎng)格尺寸控制在0.3～2 m，遠(yuǎn)離隧道與塔臺(tái)的網(wǎng)格適當(dāng)放大，既可滿足計(jì)算需求又可提高計(jì)算效率。動(dòng)力分析過(guò)程中，需要設(shè)置阻尼參數(shù)來(lái)模擬振動(dòng)的傳遞衰減，本研究采用Rayleigh 阻尼來(lái)計(jì)算，阻尼比取值0.05；分析過(guò)程中模型邊界會(huì)發(fā)生波的反射，對(duì)動(dòng)力結(jié)果會(huì)產(chǎn)生影響，為消除邊界反射波的影響，模型的外圍四周需添加三維粘彈性人工邊界，人工邊界等效為連續(xù)分布的并聯(lián)彈簧-阻尼器系統(tǒng)[9]。

2.3 列車(chē)-軌道模型

為模擬列車(chē)在實(shí)際線路上的運(yùn)行情況，基于車(chē)輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)理論[10]，分別建立高鐵、地鐵列車(chē)空間動(dòng)力學(xué)模型。其中，輪軌接觸模型采用Hertz 非線性彈性接觸理論[11]確定輪軌法向力，按照Kalker 線性理論[12]計(jì)算輪軌蠕滑力，然后采用沈式理論[5，13]進(jìn)行非線性修正，長(zhǎng)波不平順采用《高速鐵路無(wú)砟軌道不平順譜》[14]（TB/T 3352—2014），短波不平順采用中國(guó)鐵道科學(xué)研究院建議的功率譜密度函數(shù)變換而得，其波長(zhǎng)范圍為0.01～1.00 m。在列車(chē)-軌道相互作用分布式仿真平臺(tái)[15]上實(shí)現(xiàn)車(chē)輛運(yùn)行行為的模擬。通過(guò)塔臺(tái)的高鐵列車(chē)為CRH2 型，高鐵軌道形式為CRTS I 型雙塊式無(wú)砟軌道，地鐵列車(chē)為6B 型車(chē)，地鐵軌道形式為整體道床。高鐵和地鐵典型輪軌動(dòng)荷載時(shí)程如圖5 所示。

圖5 輪軌動(dòng)荷載時(shí)程Fig.5 Time history of wheel rail load

3 振動(dòng)的傳播

基于構(gòu)建的三維模型，以高鐵列車(chē)運(yùn)行為目標(biāo)，研究車(chē)致振動(dòng)在綜合交通樞紐場(chǎng)地地表和塔臺(tái)筒體表面的傳播規(guī)律。地表從高鐵隧道邊界開(kāi)始，每10 m布設(shè)1 個(gè)測(cè)點(diǎn)，共布設(shè)9 個(gè)測(cè)點(diǎn)，距離為80 m。塔臺(tái)筒體上從近地面開(kāi)始，每上升10 m 布設(shè)1 個(gè)測(cè)點(diǎn)，共布設(shè)9 個(gè)測(cè)點(diǎn)，高度為80 m，地表及塔臺(tái)筒體測(cè)點(diǎn)的布置如圖6 所示。

圖6 地表及塔臺(tái)筒體測(cè)點(diǎn)布置Fig.6 Layout of measuring points on ground and tower shell

3.1 振動(dòng)沿地表的傳播

高鐵列車(chē)以250 km/h 速度穿越機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)時(shí)，地表測(cè)點(diǎn)的峰值振動(dòng)加速度如圖7 所示，地表測(cè)點(diǎn)的豎向振動(dòng)加速度頻譜如圖8 所示。

圖7 地表測(cè)點(diǎn)豎向峰值振動(dòng)加速度Fig.7 Vertical peak vibration acceleration at the measurement points of ground surface

圖8 地表測(cè)點(diǎn)的豎向振動(dòng)加速度頻譜Fig.8 Vertical vibration acceleration spectrum at the measurement points of ground surface

由圖7 可知，地表峰值振動(dòng)加速度前30 m（測(cè)點(diǎn)1～4）的范圍內(nèi)衰減較快，距離隧道邊界30 m 處衰減程度達(dá)到36%；30～50 m（測(cè)點(diǎn)4～6）范圍內(nèi)，振動(dòng)衰減逐漸趨于平緩；50～80 m（測(cè)點(diǎn)6～8）范圍內(nèi)，振動(dòng)衰減進(jìn)入平臺(tái)段，峰值基本保持在0.012 m/s2左右。測(cè)點(diǎn)3加速度相比于測(cè)點(diǎn)2 和4 的加速度有明顯增加，說(shuō)明列車(chē)運(yùn)行引起的振動(dòng)在地表上并不隨距離的增加而單調(diào)衰減，而是存在一個(gè)振動(dòng)反彈區(qū)，場(chǎng)地中振動(dòng)放大區(qū)域大約在距高鐵隧道邊界的20 m 處。

由圖8 可知，地面車(chē)致振動(dòng)主頻集中在20～40 Hz；整個(gè)4～60 Hz 范圍內(nèi)的振動(dòng)加速度幅值隨著距振源距離的增加而衰減。31.5 Hz 主頻處的振動(dòng)加速度幅值衰減速度最快。

3.2 振動(dòng)沿塔臺(tái)筒體的傳播

高鐵列車(chē)穿越機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)時(shí)，塔臺(tái)筒體測(cè)點(diǎn)的豎向峰值振動(dòng)加速度如圖9 所示。由圖9 可知，塔臺(tái)筒體的豎向峰值振動(dòng)加速度在近地面處（T1）最大，達(dá)到0.020 m/s2，T2～T6 范圍內(nèi)豎向峰值振動(dòng)加速度衰減趨于平緩，T6 和T8 位置豎向峰值振動(dòng)加速度有明顯放大現(xiàn)象，從T1～T9 豎向峰值振動(dòng)加速度的衰減達(dá)到75%。

圖9 塔臺(tái)筒體測(cè)點(diǎn)豎向峰值振動(dòng)加速度Fig.9 Vertical peak vibration acceleration at the measuring points of tower shell

4 塔臺(tái)車(chē)致振動(dòng)響應(yīng)

4.1 分析工況

高鐵存在高速和減速穿越塔臺(tái)的情況，地鐵通過(guò)塔臺(tái)運(yùn)行仍處于高速，本研究?jī)H對(duì)高速通過(guò)的最不利荷載工況進(jìn)行分析，分析工況如下：高鐵列車(chē)運(yùn)行（工況1 為250 km/h）、地鐵列車(chē)運(yùn)行（工況2 為120 km/h）、高鐵和地鐵列車(chē)同時(shí)高速運(yùn)行（工況3 為高鐵250km/h，地鐵120 km/h）。

4.2 塔臺(tái)測(cè)點(diǎn)布置

塔臺(tái)電梯間與功能區(qū)的劃分如圖10 所示，塔臺(tái)測(cè)點(diǎn)編號(hào)如表3 所示，測(cè)點(diǎn)均布置在樓板中間。

表3 塔臺(tái)測(cè)點(diǎn)編號(hào)Tab.3 Number of measuring point of tower

圖10 塔臺(tái)電梯間與功能區(qū)的劃分Fig.10 Division of tower elevator and functional area

4.3 振動(dòng)加速度

在功能區(qū)（QX-1 和XS-1）和電梯間（GZ-2 和XZ-2）各取2 個(gè)測(cè)點(diǎn)，以研究振動(dòng)加速度在塔臺(tái)的傳播規(guī)律。3 種不同工況下測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)加速度時(shí)程和頻譜如圖11 所示。

由圖11（a）和圖11（c）可知，工況1 的振動(dòng)加速度幅值在整個(gè)時(shí)域內(nèi)遠(yuǎn)大于工況2，工況3 的振動(dòng)加速度幅值相比工況2 略有增加，說(shuō)明高鐵列車(chē)引起的塔臺(tái)車(chē)致振動(dòng)響應(yīng)遠(yuǎn)大于地鐵列車(chē)運(yùn)行時(shí)引起的塔臺(tái)車(chē)致振動(dòng)響應(yīng)，當(dāng)兩種列車(chē)同時(shí)穿越塔臺(tái)時(shí)振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一定的疊加效應(yīng)；由圖11（e）和圖11（g）可知，工況1 和工況3 的加速度幅值趨于一致，說(shuō)明兩種列車(chē)同時(shí)穿越時(shí)對(duì)塔臺(tái)功能區(qū)的振動(dòng)疊加效應(yīng)遠(yuǎn)不及塔臺(tái)電梯間顯著。

由圖11（b）和圖11（d）可知，GZ-2 和XZ-2 測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)加速度頻譜主要集中在40～60 Hz，說(shuō)明塔臺(tái)電梯間振動(dòng)頻率分布相對(duì)集中，兩測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)主頻均為46.4 Hz，GZ-2 測(cè)點(diǎn)在46.4 Hz 之后有兩個(gè)明顯峰值，XZ-2 測(cè)點(diǎn)則呈現(xiàn)多個(gè)峰值，但兩測(cè)點(diǎn)在頻率小于46.4 Hz 時(shí)振動(dòng)頻率分布基本一致，隨著塔臺(tái)高度增加50～60 Hz 頻率振動(dòng)衰減較快，30～46.4 Hz 頻率振動(dòng)衰減緩慢。

圖11 塔臺(tái)測(cè)點(diǎn)3 種不同工況下振動(dòng)加速度時(shí)程和頻譜Fig.11 Time history and spectrum of vibration acceleration at tower measuring points under 3 different conditions

由圖11（f）和圖11（h）可知，QX-1 和XS-1 測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)加速度頻譜主要集中在30～70 Hz，QX-1 測(cè)點(diǎn)呈現(xiàn)多個(gè)較為明顯的峰值，分別分布在10～20 Hz、30～50 Hz 和60～70 Hz，振動(dòng)主頻集中在40.8 Hz 附近；XS-1測(cè)點(diǎn)呈現(xiàn)兩個(gè)較為明顯的峰值，分別分布在40～50 Hz和60～70 Hz，振動(dòng)主頻集中在46.4 Hz 附近，其中62.6 Hz附近的振動(dòng)較為顯著。這說(shuō)明塔臺(tái)功能區(qū)車(chē)致振動(dòng)影響頻率豐富，且隨著塔臺(tái)高度的增加，60～70 Hz 頻率振動(dòng)逐漸衰減，但10.0～20.4 Hz 頻率振動(dòng)有所放大。

4.4 振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

針對(duì)塔臺(tái)工作人員的工作性質(zhì)以及舒適性的要求，依據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》0 類區(qū)域夜間標(biāo)準(zhǔn)（62 dB）對(duì)塔臺(tái)的車(chē)致振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》要求的評(píng)價(jià)方法，需對(duì)建筑物內(nèi)地面測(cè)點(diǎn)的分頻最大振動(dòng)加速度級(jí)（簡(jiǎn)稱分頻最大振級(jí)）進(jìn)行評(píng)價(jià)，振動(dòng)關(guān)注的頻段為4～200 Hz。

采用不同頻率垂向振動(dòng)計(jì)權(quán)因子修正后的振動(dòng)加速度級(jí)即為計(jì)權(quán)振動(dòng)加速度級(jí)，其計(jì)算方法如下

式中：eVAL為計(jì)權(quán)振動(dòng)加速度級(jí)；a0為基準(zhǔn)加速度，取值為10-6m/s2；arms為頻率計(jì)權(quán)振動(dòng)加速度，計(jì)權(quán)振動(dòng)加速度的計(jì)算公式為

式中：T 為振動(dòng)過(guò)程的平均時(shí)間；ar（t）為隨時(shí)間變化的頻率計(jì)權(quán)振動(dòng)加速度。

4.5 1/3 倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)

3 種不同工況下的1/3 倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)[13]如圖12 所示，其中測(cè)點(diǎn)選取與4.3 節(jié)相同。

圖12 塔臺(tái)測(cè)點(diǎn)3 種不同工況下1/3 倍頻程振動(dòng)加速度級(jí)Fig.12 1/3 octave vibration acceleration level of tower at measuring points under 3 different conditions

由圖12（a）和圖12（b）可知，在3 種工況下，GZ-2和XZ-2 測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)加速度級(jí)在4～200 Hz 頻率范圍內(nèi)振級(jí)變化趨勢(shì)基本一致，分頻最大振級(jí)均出現(xiàn)在50 Hz 左右，GZ-2 測(cè)點(diǎn)工況3 的分頻最大振級(jí)達(dá)到79.5 dB，比工況1 增大約4 dB，比工況2 增大約26 dB，兩測(cè)點(diǎn)在30～63 Hz 頻率振級(jí)明顯增大，大于80 Hz 頻率振動(dòng)快速衰減。

由圖12（c）和圖12（d）可知，QX-1 和XS-1 測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)加速度級(jí)在4～30 Hz 頻率范圍內(nèi)，工況1 和工況3 相近，在30～200 Hz 范圍內(nèi)，工況3 的振動(dòng)加速度級(jí)大于工況1，尤其在63 Hz 處，幅值相差最大，說(shuō)明高鐵和地鐵同時(shí)運(yùn)行通過(guò)塔臺(tái)時(shí)，對(duì)塔臺(tái)功能區(qū)的振動(dòng)疊加作用主要在30～200 Hz 頻率；兩測(cè)點(diǎn)在3 種不同工況條件下，6.3 Hz 和12.5 Hz 處附近振級(jí)均出現(xiàn)峰值，這主要與塔臺(tái)固有頻率接近，由于共振導(dǎo)致低頻段振動(dòng)放大，兩測(cè)點(diǎn)在63 Hz 附近，工況2 和工況1、3的振級(jí)最為接近，但是均小于60 dB。綜合以上分析，車(chē)致振動(dòng)對(duì)塔臺(tái)功能區(qū)的影響相比電梯間更小。

4.6 振動(dòng)評(píng)價(jià)

塔臺(tái)功能區(qū)和電梯間3 種不同工況下振動(dòng)加速度級(jí)如表4 和表5 所示。

由表4 和表5 可知，工況1 下，塔臺(tái)功能區(qū)GZ-1和SJ-1 振動(dòng)超標(biāo)，分別超出夜間限值4.8 dB 和4.6 dB，塔臺(tái)電梯間振動(dòng)均超標(biāo)，整體超標(biāo)率達(dá)到7.4%～21.9%；工況2 下，塔臺(tái)振動(dòng)均未超標(biāo)。工況3 下，除GZ-1 和SJ-1 外，塔臺(tái)功能區(qū)振動(dòng)超標(biāo)區(qū)域有所增加，XZ-1、S-1 和XX-1 層3 個(gè)功能區(qū)振動(dòng)亦超標(biāo)，塔臺(tái)功能區(qū)振級(jí)相比工況1 增加約0.4～3.6 dB；塔臺(tái)電梯間振動(dòng)均超標(biāo)，電梯間振級(jí)相比工況1 增加約3.9～4.6 dB；塔臺(tái)功能區(qū)和電梯間整體超標(biāo)率達(dá)到0.97%～28.2%。

表5 塔臺(tái)電梯間的振動(dòng)加速度級(jí)Tab.5 Vibration acceleration level of tower elevator room

振動(dòng)沿著塔臺(tái)向上部傳遞過(guò)程中，塔臺(tái)電梯間現(xiàn)場(chǎng)指揮設(shè)備層至休息及值班層振動(dòng)基本呈減小趨勢(shì)；從氣象觀察層至頂部管制指揮層，塔臺(tái)電梯間和功能區(qū)振動(dòng)基本均呈放大趨勢(shì)，說(shuō)明塔臺(tái)頂部存在振動(dòng)放大的現(xiàn)象，頂部功能層車(chē)致振動(dòng)的響應(yīng)更加顯著，這給振動(dòng)控制帶來(lái)不小的難度。另一方面，設(shè)備夾層和管制指揮層功能區(qū)僅與塔臺(tái)筒體相連，不與下部功能區(qū)相接，造成其自由度的增加，也致使其振動(dòng)響應(yīng)有所增加。

5 結(jié)語(yǔ)

在未采取任何減隔振措施的前提下，對(duì)高鐵和地鐵分別以250 km/h 和120 km/h 在3 種工況下近距離穿越新建機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)區(qū)域時(shí)引起的振動(dòng)進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論。

（1）高鐵運(yùn)行作用下，引起地面振動(dòng)主頻集中在20～40 Hz 范圍，31.5 Hz 主頻處的振動(dòng)加速度幅值隨著距振源距離的增加而衰減速度最快，地表車(chē)致振動(dòng)并不隨著距離高鐵振源的增加單調(diào)衰減，在距離隧道邊界20 m 處存在一個(gè)振動(dòng)反彈區(qū)；塔臺(tái)筒體豎向振動(dòng)在距地面高度10～50 m 的范圍衰減趨于平緩，距地面80 m 處峰值振動(dòng)加速度衰減達(dá)到75%。

（2）塔臺(tái)電梯間車(chē)致振動(dòng)主頻集中在40～60 Hz，隨著塔臺(tái)高度的增加，50～60 Hz 頻率的振動(dòng)衰減較快，30～46.4 Hz 頻率振動(dòng)衰減緩慢；塔臺(tái)功能區(qū)車(chē)致振動(dòng)主頻集中在30～70 Hz，隨著塔臺(tái)高度的增加，60～70 Hz頻率振動(dòng)逐漸衰減，10～20.4 Hz 頻率振動(dòng)有所放大。

（3）高鐵運(yùn)行情況下，塔臺(tái)電梯間及功能區(qū)SJ-1和GZ-1 振動(dòng)超標(biāo)，電梯間和功能區(qū)分頻最大振級(jí)達(dá)到75.6 dB 和66.8 dB；地鐵運(yùn)行情況下，塔臺(tái)分頻最大振級(jí)為42.1～56.8 dB，振動(dòng)均未超標(biāo)；高鐵和地鐵同時(shí)運(yùn)行情況下，塔臺(tái)車(chē)致振動(dòng)響應(yīng)相比于僅高鐵或地鐵運(yùn)行時(shí)有所疊加，超標(biāo)區(qū)域相比于僅高鐵運(yùn)行時(shí)增加3個(gè)功能區(qū)，電梯間和功能區(qū)分頻最大振級(jí)達(dá)79.5 dB 和67.5 dB，整體超標(biāo)率達(dá)到0.97%～28.2%。