Ⅰ 提高隔振，減振效果的主要措施有哪些
地鐵運行產生的振動問題可以在地鐵工程最初的規劃、設計和施工階段通過一些措施得到一定程度的控制。
4.1規劃階段的控制措施
在最初的規劃階段,文獻[5]認為,要把線路選擇和城規劃結合起來考慮。
(1)線路走向盡量與城快速路、主幹道或次幹道重合。
(2)合理控制地鐵線路兩側擬建建築物的建設距離。
(3)在軌道交通規劃布局中,應充分利用振動波的天然屏障,如河流、高大建築物等,來阻隔振動的影響。
4.2設計施工階段的控制措施
在設計施工階段,採取合理的隔振、減振措施,能有效減少地鐵振動帶來的問題。隔振是用一些彈性元件或其他措施隔斷部分振波的傳播;減振是在產生振源的設備或部件上加裝阻尼結構或阻尼元件,或者增加設備或元件本身的阻尼來達到減振的目的。根據地鐵振動的產生、傳播和相關因素的,可以從振源減振控制、振動傳播途徑控制、受保護建築物控制三方面來考慮地鐵振動的控制。
4.2.1振源減振控制
從振動源頭減小振動是最直接的控制方法,根據地鐵振動產生的機理和影響因素的,可以採取以下具體措施[3~6,9]。
(1)車輛輕型化。
(2)車輪平滑化。通過採用彈性車輪、阻尼車輪和車輪踏面打磨等車輪平滑措施,可有效降低車輛振動強度。
(3)採用重型鋼軌和無縫線路。
(4)採用盤式制動。
(5)採用直線電機。直線電機具有造價低、振動小、雜訊低、能耗低、污染小、安全性能好等諸多優點,是21世紀城軌道交通發展的方向。
(6)適當控制地鐵列車運行速度。
(7)採用適當的彈性扣件或軌道減振器。目前國內地鐵通常採用的扣件型式主要有DTI型~DTⅦ型、WJ2型和單趾彈簧扣件等,這些扣件主要用於一般減振要求的路段,大部分扣件可降低振動2~9dB;在減振要求較高的地段常採用軌道減振器。目前,軌道減振器常用的有科龍蛋減振器、改進型科龍蛋減振器、軌枕靴等新型減振器。其中,軌枕靴減振效果最優,可達19dB;其次為改進型科龍蛋,減振7~8dB;科龍蛋減振值為3~5dB。
(8)選擇合理的軌道結構類型,降低振源的激振強度。目前,除傳統的有碴軌道結構以外,還有浮置板軌道結構和彈性短軌枕軌道結構(LT,即索尼威爾低振動軌道)這兩種減振型軌道結構。根據德國實測資料,浮置板式軌道結構減振效果可高達30dB,其缺點是造價較高。香港的西部鐵路在不同路段分別採用了浮置板軌道結構和彈性短軌枕軌道結構,取得了很好的減振效果,使香港西鐵成為世界最安靜的軌道交通線路之一。國內的廣州地鐵1線、2線也都合理採用了這兩種軌道結構,達到了預期的效果。但是,這兩種軌道結構的造價相對較高。
4.2.2 振動傳播途徑控制
通過對振動傳播途徑及其影響因素的,採取一些隔振或其他措施,可使得振動的影響降低[2,3,6,8,10]。
(1)在鋼軌與軌枕之間加隔振材料。主要有橡膠隔振墊板和浮置板隔振系統。橡膠隔振墊構造簡單,施工方便,不足之處是隔振效果較小,比一般道床結構可增加傳遞損失4dB左右;浮置板隔振系統是一種質量-彈簧隔振系統,既可用於有道碴軌道,也可用於無碴軌道,減振效果最好,缺點是造價較高。
(2)增加埋深,增加壁厚,根據實際情況選取合適的結構。埋深越大,振動影響越小,厚度對振動有十分明顯的影響,材料相同,厚度加大一倍,壁振動降低5~8dB,結構對振動的影響前面已有論述,不再重復。
(3)對於有碴軌道,增加道碴厚度,在道碴床和之間鋪設整體橡膠道碴墊。鋪設橡膠道碴墊,可降低壁振動10~20dB,但鋼軌變形增大。
(4)用屏障隔振。屏障隔振是一種常見的工程方法,用來阻礙或改變振動波向屏蔽區的傳播,從而減小屏蔽區的地面、結構振動。採用隔振溝、消振壁、緩沖帶和圍欄樁,均可以降低地鐵振動向地基的傳遞。其中隔振溝是較好的方式,只要溝的深度足夠,它可以切斷振動波的傳播,取得理想的隔振效果。
4.2.3 受保護建築物控制
由列車振動引起的沿線地面建築物的振動,其振級的大小與建築物基礎、結構形式以及與地鐵線的距離有關。目前,關於建築結構方面的控制措施研究較少,主要有以下幾個結論或建議[2,3,8]。
(1)地基彈性很大程度上影響著建築物對振動的感應程度,地基的剛性越強,建築物內振動響應越低。因此,地鐵振動影響范圍內的建築物要做好基礎的加固。
(2)建築物振動與建築結構有關,對於輕型結構框架或基礎,振動衰減為零;對於重型結構框架或基礎,振動衰減為(15±5)dB;對於重型結構建築物樓層增加,振動減少,每層減少1~4dB,輕體結構振動不隨樓高的增加而減少。
(3)通過調整屋結構體系的剛度,改變結構自振頻率,避免主振源與屋結構之間由於低頻耦合作用產生的共振現象。
(4)可以採用在建築結構上安裝控制裝置的辦法,達到減小地鐵振動引起的建築結構振動反應的目的。
5 有待研究的問題
雖然關於地鐵運行引起的振動這一課題國內外學者都做了不少的研究工作,但仍然有不少需要解決的問題。如:
(1)在地鐵振動產生機理上,地鐵振動源的主要影響因素對振動源的影響,都是通過實測得出的結論,各參量之間的關系如何,目前尚無成熟的精確表達式。
(2)目前由於時間及空間的限制,在研究地鐵列車振動的影響問題時,一般都將這個三維空間問題簡化為二維平面問題,這就無法確定結論的准確性。
(3)在振動的控制措施上,目前頻率高於20Hz的振動控制措施已趨於成熟,但低頻振動仍然是一個尚未解決的問題。近年來多倫多、舊金山、費城等城的城軌道交通的研究表明,車輛轉向架的設計(主要是低剛度懸掛系統和彈性車輪)對於低頻振動影響較大,值得進一步研究。
(4)地鐵振動對地面建築物的影響及其建築物響應的控制問題的研究將會有重要的工程意義和社會意義。
Ⅱ 建築消能減震技術應用
建築消能減震技術應用具體包括哪些內容呢，下面中達咨詢招投標老師為你解答以供參考。
基礎隔振與結構隔振是目前消能減震技術應用的最廣泛，效果最好的方法。其中基礎隔振是主動減震，而結構減震是被動隔振。結構消能減震技術屬於結構減震控制中的被動控制。
1 基礎隔振技術
1.1 液壓質量(HMS)控制系統。系統使用適用范圍是底層柔性建築，底層柔性建築雖然能滿足底層大空間的要求，但由於在地展中，柔性底層往往變形過大而導致結構破壞，其抗震性能較差，因此，提出採用結構控制的方法來改善此類建築的抗震性能。HMS系統主要由液壓缸、活塞和管路等組成，其安裝在單層框架上，見圖1。由圖1可知，當框架受地面運動而產生振動時，由活塞推動液體，使管路中的液體和質量塊隨之振動，由於框架的一部分振動能里傳遞給了液體和質塊，從而減小了框架結構的振動。HMS系統中液體的壓縮性必須考慮，並建立了考慮液體壓縮性的HMS系統的「彈性」計算分析模型，由「彈性」模型可得到結構和HMS系統組成的控制抗震建築新體系。
1.2 疊層橡膠支座基礎隔震。疊層橡膠支座基礎褲茄隔震建築地震反應分析的常用力學模型有層間剪切模型、層間剪彎模型、層間扭轉模型及空間桿系模型等，其中應用最多的是層間剪切模型。當利用層間剪切模型分析基礎隔震建築的動力響應時，首先需要將柔性隔震層的復雜滯回特性簡化為可用於數值分析的恢復力模型。
2 結構的消能減震技術[1]
2.1 摩擦阻尼器。摩擦耗能器是一種耗能性能良好、構造簡單、造價低、製作方便的減振裝置。普通摩擦耗能器其構造如圖2所示，通過開有狹長槽孔的中間鋼板相對於上下兩塊銅墊板的摩擦運動而耗能，調整螺栓的緊固力可改變滑動摩擦力的大小。試驗結果表明:滑動摩擦力與螺栓的緊固力成正比；其最大靜摩擦力和滑動摩擦力相差較小，但滑動摩擦力的衰減較大，達到30%，其原因是由螺栓松動引起的；滯回曲線表現出良好的剛塑性性能。
由摩擦滑動節點和4根鏈桿組成，摩擦滑動節點由鋼板通過高強螺栓連接而成，耗能器的起滑力由節點板間的摩擦力控制，可在鋼板之間夾設摩擦材料或是對接觸面做處理來調節摩擦系數，通過松緊節點栓來調節鋼板間的摩擦力，四周的鏈桿起連接和協調變形的作用。當支撐外力不能克服最大靜摩擦力時，耗能器不產生滑動；當外力能夠克服最大靜摩擦力時，耗能器產生滑動並通過摩擦做功耗能。試驗結果表明:Pall摩擦耗能器的工作性能穩定，耗能能力強。
2.2 軟鋼阻尼器。軟鋼阻尼器是結構被動控制中耗能減震裝置的一種，在地震或風振時，通過軟鋼發生塑性屈服滯回變形而耗散輸入結構中的能量，從而達到減震的目的。在其內核鋼支撐和外包層(鋼管、鋼筋混凝土或鋼管混凝土)之間形成無粘結滑移界面，防止內核鋼支撐在壓力作用下屈曲，從而獲得豐滿的滯回曲線。該阻尼器具有方便耐用、滯回耗能性能良好的特點，逐漸得到工程界的廣泛認可。
2.3 鉛阻尼器。鉛橡膠復合阻尼器的構造主要是由薄鋼板、橡膠鄭帆、鉛、擠壓頭、連接板及保護層所組成。薄鋼板、橡膠、連接板中央預先留有圓孔，並通過高溫高壓硫化為一體，鉛在硫化後通過擠壓灌入預留孔中。薄鋼板可經特殊處理以提高阻尼力和屈服後剛度。
2.4 粘彈性阻尼器[2]。粘彈性阻尼器的消能減震結構在工程抗震中發揮著重要的作用。由於附加阻尼的加入，結構體系總阻尼不再滿足正則模態的正交性，使得所涉及到的運動方程是相互耦合的，因此無法通過求解一般動力方程的方法得到解析解。Foss最先提出了復模態分析方法的理論，通過將原來耦合的方程作一次Foss變換，喊純雹得到解耦的運動方程，從而可求得結構在地震作用下的反應。運用復模態理論將基礎隔振結構運動方程解耦，分析了在地震作用下的反應。
2.5 調諧液體阻尼器(Tuned Liquid Damper，TLD)。調諧液體阻尼器(TLD)[3]是一種主要用於高層建築和高聳結構振動控制的水箱，它利用結構上固定容器中液體的慣性和黏性耗能減小結構的振動，是一種被動控制裝置。筆者利用TLD對高層建築地震反應進行了振動控制研究。要使得TLD發揮比較好的減振效果，就必須使水箱中的水盡可能地晃動起來，要求水箱中水的晃盪頻率與結構自振頻率相等，效果最佳。
2.6 調諧質量阻尼器(Tuned Mass Damper縮寫TMD)。TMD是一種簡單、便於安裝、易於維修和更換的控制結構裝置。理論分析研究表明對於一般多層房屋建築，在地震激勵下，結構相對於地面的最大位移發生在頂層。同時，研究結果還表明:TMD的阻尼比在(0.05~0.1)范圍內，減振效果好，但超過0.2時，減振效果不明顯；TMD質量比小於0.01時，減振效果不明顯，隨著TMD質量比的增大，控制效果越來越好，但u大於某一值時(超過3%)，此時減振效果不明顯；TMD的頻率與原結構的頻率比在0.95左右時控制效果較佳。
3 結語
如何合理選用阻尼器是根據工程的實際情況而定的[4]。消能減震技術具有概念簡單，製作方便，減震機理明確，應用范圍廣等優點。但是要使消能減震技術得到更廣泛的應用，尚有一些問題需要研究:①消能減震體系及效果的進一步研究:消能減震部件設置的位置對結構的減震效果較敏感，因此，如何提高減震效果，提高消能體系的經濟技術指標，應該是今後研究的方向。②消能減震部件的進一步開發:目前，消能減震部件種類已經較多，但應注重其實用性、經濟性以及支承連接形式的研究。③消能減震體系設計計算方法和軟體的研究:消能減震體系只有為設計者提供實用、簡便且符合設計習慣的設計方法和軟體，才能進一步推廣應用。
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