桥上轨道交通结构振动的影响因素分析

叶建军

（北京城建设计发展集团股份有限公司,北京　100100）

桥上轨道交通结构振动的影响因素分析

叶建军

（北京城建设计发展集团股份有限公司,北京100100）

摘要：随着我国经济的发展与提高，城市轨道交通也得到了一定的发展，尤其是高架桥部分的轨道交通更是取得了长足的进步。但是随着桥上轨道交通的发展，随之也引起了一定的环境振动公害等问题，例如：噪声污染、振动影响、电磁辐射、日照影响等，这些问题也越来越引起人们的关注。因此，众多学者都在积极的对轨道交通带来的影响进行分析与研究，特别是桥上轨道交通结构振动的影响因素问题。文章将会从实际出发，根据实际情况对桥上轨道交通结构振动的影响因素进行系统的剖析。

关键词：桥上轨道；交通结构；结构振动影响因素

随着经济的不断提高，轨道交通得到了巨大的发展，但是随着环境振动公害越来越严重，产生的影响也越来越巨大，这一点引起了人们的重视。

1　桥上轨道交通产生振动的主要原因

在轨道交通系统中，出现振动的原因主要是：

1.1轮轨不平整

轮轨不平整主要包含着车轮的失圆以及钢轨的不平整。当轮轨之间进行接触就会出现撞击，继而产生振动。如果失圆的车轮反复的在钢轨上进行作用，不断地碾压钢轨就会使钢轨发生变形。久而久之就使得轨道变得不平整，而不平整的轨道又会对车轮部位产生影响，如此循环往复就会产生强烈的振动。

1.2车辆系统发生的振动

主要是由于动力牵引的时候，会产生一定的振动，这样的振动主要是车辆本身的动力机械运转以及相关的技术参数有关，例如：车辆弹簧刚度、簧上以及簧下的质量等。

1.3轨道部位的结构性振动

此项振动主要是由于列车在行驶中，通过钢轨的接头或者是道碴等结构的时候产生的振动。轨道结构振动的产生主要与轨道自身的结构参数有关，结构参数主要包含：轨道本身的质量、刚度值、阻尼值等。

2　钢轨垫层刚度的影响

3.1结构加速度受到钢轨垫层刚度的影响

如何才能更好的确定垫层刚度对整体结构加速度产生的影响，一般都会采用建模实验的方式或者是建立桥梁结构加速度的频谱图。通过模拟数据（例如：行车数据在60km/h，垫层刚度的幅度变化为30%，其他数据不变），通过建立加速度的频谱图可以得知：钢轨垫层的刚度有着非常大的影响，尤其是对桥梁结构的加速度，钢轨垫层刚度如果越小，那么高频部分出现的衰减效果就越好，但是在其他的频段上出现的影响并不大。

3.2桥墩支座反力受到钢轨垫层刚度的影响

钢轨垫层刚度在发生变化的时候，对桥墩支座的反力也会出现一定的影响。一般情况是，钢轨垫层的高度逐渐增大，那么桥墩支座的反力也会增大，而且增大的幅度一般与钢轨垫层刚度的变化幅度差不多。由此可以看出来，将钢轨垫付的刚度有效的降低就可以直接的减少桥墩支座部分的反力。由相关的模拟数据也能够得出此结论，钢轨垫层刚度逐渐变小，支座部分的反力幅度值也随之减小。

3.3振动在沿着地表传播时受到钢轨垫层刚度变化的影响

通过试验得出的结论是，地表振动发生时，速度与加速度都会随着钢轨垫层的刚度值减小而逐渐减小，但是变化的幅度要小于钢轨垫层刚度的变化。一般情况下，变化的趋势主要是在距离桥墩大约三十米左右，数值会迅速的减小到某一数值，之后减小的速度会逐渐的变慢。

3　道碴垫层刚度的影响

3.1结构加速度受到道碴垫层刚度的影响

研究结构加速度受到道碴垫层刚度的影响的问题，主要的方式是模拟具体数值，通过计算之后根据所得数据分析是否产生影响以及影响幅度的具体值。在试验时模拟的数值是：行车的速度设置在60km/h左右，道碴垫层刚度的变化幅度大约在30%左右，其他的数值不发生变化。通过计算得到的结果是，道碴垫层刚度本身的变化会对桥梁结构的加速度产生一定的影响，在高频率的振动下，刚度如果越小，在该路段隔振的效果就会越好。一般情况下，随着道碴垫层刚度逐渐变小的情况下，在高频振动部分隔振的效果较好，但是其他的频段部分影响的幅度较小。

3.2桥墩支座部分的反力受到道碴垫层刚度的影响

在研究桥墩支座部分的反力受到道碴垫层刚度的影响问题的时候，同样需要建立频谱分析图，只有通过频谱进行分析才能准确的确定影响的具体数值。通过研究表明，当道碴垫层刚度变大的时候，桥墩支座部分的反力也会随之变大，一般情况是道碴刚度每次增加30%时，桥墩支座部位的反力增加大约5%左右。由此可得，如果将轨道的刚度降低，就可以有效的减少桥梁上部结构传到土体部分的力度。但是通过频谱图可以看出，道碴垫层刚度发生变化的时候，对桥墩支座反力的频率部分的影响并不大。

4　结语

城市中的高架交通作为一种具有经济适用、高效安全的交通模式，逐步发展成为轨道交通建设的主要趋势。在我国的上海已经建成一条高架轨道交通线，被称为“明珠线”，这就代表我国的高架轨道交通已经取得了非常大的成就。但是在人们享受便捷、灵活、安全的同时，高架轨道交通系统在运营时也产生了一定的振动与噪声影响，这引起了社会的不满。现如今的振动问题已经成为轨道交通发展的主要障碍之一，这就需要相关人士采取特定的处理方式么，防止此问题的扩散与发展，从而更好的保证高架轨道交通的正常发展，为人们带去更大的利益。

参考文献：

[1]卢建.列车引起的振动在周围环境中的传播及影响规律研究[J].北京交通大学硕士论文，2005.

[2]贺建良，万泉，蒋伟康.高架城市轨道交通的噪声特性分析[J].城市轨道交通研究，2007.

[3]曾钦娥，毛顺茂，雷晓燕.高架轨道结构振动特性分析[J].华东交通大学学报，2013.

[4]陈建国，夏禾，曹艳梅.高架轨道交通引起的环境振动影响分析与预测[J].工程力学，2012.

作者简介：叶建军（1977—），男，重庆人，工程师，研究方向：隧道及地下建筑工程。