交通振动试验研究

郝琪 李玥 姜佩弦

【摘 要】 本文对交通振动现场试验进行了研究，总结了研究交通振动的影响需要做的试验准备，以及不同振动部位的试验测试安排。

【关键词】 交通振动 试验布置 监测内容

一、概述

城市交通包括城市轨道交通和城市道路交通，为了方便人们出行，缓解交通压力，在城市道路交通基础上，我国大规模建设城市轨道交通，目前上海、北京基本建成了城市轨道交通网，同时，一大批二线城市也正在大力建设城市轨道交通，并且为了满足汽车数量的不断增长，道路也在拓宽，道路交通承载在增加。然而由交通系统引起的环境振动问题日益严重，必须得引起人们的广泛重视。

现场测试作为研究交通振动重要的方法之一，有其重大的理论和现实意义。其成果主要为相应的理论分析提供根据、验证理论模型的正确性和为评估地铁诱发的环境振动提供依据。近年来，国内学者针对各个城市地铁运营引起的隧道、地面、建筑物振动进行了测试分析，取得了一定的成果。

二、现场测试内容及方法：

1、道路及轨道参数。道路及轨道是交通振动直接作用的位置。对于道路的组成，分为面层、基层、垫层和土基，需要测得每层的动力特性参数，包括：厚度、弹性模量、泊松比、阻尼比和密度；对于轨道交通，同样需要测得土层的动力特性参数以及混凝土等地基基础的动力特性参数。

2、车流量监测。车流量监测分为四个阶段：无交通振动影响、早高峰、午高峰和晚高峰，每个阶段取2h的数据，两分钟作为一个记录单位，把车辆分为四类：小汽车、小货车、大货车、公交车，并准确记录不同车辆的数量。。并记录大货车、公交车到达监测点的具体时间。

3、车速监测。选取监测位置周围100m的范围，记录车辆通过的速度。

4、振动测量。振动采集数据主要包括X、Y、Z三个方向的位移、速度、加速度。根据GB10071-88《城市区域环境振动测量方法》，测量量为Z向振级，对于无规律的交通振动，每个测定等间隔的读取瞬时示数，采样间隔不大于5s，连续测量时间不少于1000s，以测量数据的VLz10值为评价量。测量的指标可以从加速度、速度、位移中选取，测量一种指标转化成函数，可用积分和微分的方法求出其余指标。研究表明在低频范围内，振动强度与位移成正比，加速度数值小，宜测量位移；在中频范围内，振动强度与速度成正比，加速度数值小，宜测量速度；在高频范围内，振动强度与加速度成正比，应测量加速度。因为频率低意味着振动体在单位时间内振动的次数少、过程时间长，速度、加速度的数值相对较小且变化量更小，因此振动位移能够更清晰地反映出振动强度的大小；而频率高，意味着振动次数多、过程短，速度、尤其是加速度的数值及变化量大，因此振动强度与振动加速度成正比。并且，振动在传播过程中，高频分量随距离衰减快，低频部分衰减慢。所以，此次测量城墙受的微幅振动宜采用速度作为直接测量值。

（1）测量道路的振动，轨道的振动

测点布置在路边缘线以外0.5m以内，每个测点布置间距4m的两个振动测量仪，测点选取根据道路情况车速、减速带、弯道、红绿灯等。如图1，①②③④⑤中，①②③的速度不同，分别作为不同断面，③④速度相近，但③是减速阶段，④是加速阶段，⑤是拐弯阶段，分别对地面施加不同方向和大小的荷载，所以可以互相对照。

（2）测量振动的传播

振动的传播会随距离的增加而变化，所以需测得振动传播过程中经过的物质（主要是土体）的力学性能，之后需根据道路情况（车速、减速带、弯道、红绿灯等）选择不同的断面，在断面上根据距离布置测点。

（3）测量交通振动引起的建筑物的振动

建筑物振动的测量首先选取最不利点（及离路面中心线距离最短单元的各楼层），需要对比不同楼层（高度），不同单元同一楼层（距离），以及特殊点（离建筑最近的室外地面）。

三、结论及规范

1、建筑物振动的相应结论。所有监测同时开始，把车流监测、振动监测、车速监测记录的数据的时间一一对应，并绘制相应曲线。曲线包括小汽车、小货车、大货车、公交车以及无干扰状态下的的位移，速度，加速度时程曲线。观察各个曲线的峰值，得出车流量、车辆类型、车辆速度以及高度对振幅的影响，并与《城市区域环境振动标准》对比。2、振动传播的相应结论。绘制不同距离下各速度断面的地面振动的曲线图，并得出车速、距离对振幅的影响规律。

【参考文献】

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[3] 王宇鹏. 城市道路随机车辆振动荷载谱研究[D]. 硕士， 2017.

[4] 盛晔，周玉强，徐杰，潘仲麟.道路交通两侧振动传播的规律[J]. 浙江师大学报， 2000，23（4）：358-360.

作者简介：郝琪，男，汉，山西省晋城市阳城县，研究生，方向：防災减灾，河北建筑工程学院，河北省张家口市，邮编：075000。