Ⅰ 提高隔振，减振效果的主要措施有哪些
地铁运行产生的振动问题可以在地铁工程最初的规划、设计和施工阶段通过一些措施得到一定程度的控制。
4.1规划阶段的控制措施
在最初的规划阶段,文献[5]认为,要把线路选择和城规划结合起来考虑。
(1)线路走向尽量与城快速路、主干道或次干道重合。
(2)合理控制地铁线路两侧拟建建筑物的建设距离。
(3)在轨道交通规划布局中,应充分利用振动波的天然屏障,如河流、高大建筑物等,来阻隔振动的影响。
4.2设计施工阶段的控制措施
在设计施工阶段,采取合理的隔振、减振措施,能有效减少地铁振动带来的问题。隔振是用一些弹性元件或其他措施隔断部分振波的传播;减振是在产生振源的设备或部件上加装阻尼结构或阻尼元件,或者增加设备或元件本身的阻尼来达到减振的目的。根据地铁振动的产生、传播和相关因素的,可以从振源减振控制、振动传播途径控制、受保护建筑物控制三方面来考虑地铁振动的控制。
4.2.1振源减振控制
从振动源头减小振动是最直接的控制方法,根据地铁振动产生的机理和影响因素的,可以采取以下具体措施[3~6,9]。
(1)车辆轻型化。
(2)车轮平滑化。通过采用弹性车轮、阻尼车轮和车轮踏面打磨等车轮平滑措施,可有效降低车辆振动强度。
(3)采用重型钢轨和无缝线路。
(4)采用盘式制动。
(5)采用直线电机。直线电机具有造价低、振动小、噪声低、能耗低、污染小、安全性能好等诸多优点,是21世纪城轨道交通发展的方向。
(6)适当控制地铁列车运行速度。
(7)采用适当的弹性扣件或轨道减振器。目前国内地铁通常采用的扣件型式主要有DTI型~DTⅦ型、WJ2型和单趾弹簧扣件等,这些扣件主要用于一般减振要求的路段,大部分扣件可降低振动2~9dB;在减振要求较高的地段常采用轨道减振器。目前,轨道减振器常用的有科龙蛋减振器、改进型科龙蛋减振器、轨枕靴等新型减振器。其中,轨枕靴减振效果最优,可达19dB;其次为改进型科龙蛋,减振7~8dB;科龙蛋减振值为3~5dB。
(8)选择合理的轨道结构类型,降低振源的激振强度。目前,除传统的有碴轨道结构以外,还有浮置板轨道结构和弹性短轨枕轨道结构(LT,即索尼威尔低振动轨道)这两种减振型轨道结构。根据德国实测资料,浮置板式轨道结构减振效果可高达30dB,其缺点是造价较高。香港的西部铁路在不同路段分别采用了浮置板轨道结构和弹性短轨枕轨道结构,取得了很好的减振效果,使香港西铁成为世界最安静的轨道交通线路之一。国内的广州地铁1线、2线也都合理采用了这两种轨道结构,达到了预期的效果。但是,这两种轨道结构的造价相对较高。
4.2.2 振动传播途径控制
通过对振动传播途径及其影响因素的,采取一些隔振或其他措施,可使得振动的影响降低[2,3,6,8,10]。
(1)在钢轨与轨枕之间加隔振材料。主要有橡胶隔振垫板和浮置板隔振系统。橡胶隔振垫构造简单,施工方便,不足之处是隔振效果较小,比一般道床结构可增加传递损失4dB左右;浮置板隔振系统是一种质量-弹簧隔振系统,既可用于有道碴轨道,也可用于无碴轨道,减振效果最好,缺点是造价较高。
(2)增加埋深,增加壁厚,根据实际情况选取合适的结构。埋深越大,振动影响越小,厚度对振动有十分明显的影响,材料相同,厚度加大一倍,壁振动降低5~8dB,结构对振动的影响前面已有论述,不再重复。
(3)对于有碴轨道,增加道碴厚度,在道碴床和之间铺设整体橡胶道碴垫。铺设橡胶道碴垫,可降低壁振动10~20dB,但钢轨变形增大。
(4)用屏障隔振。屏障隔振是一种常见的工程方法,用来阻碍或改变振动波向屏蔽区的传播,从而减小屏蔽区的地面、结构振动。采用隔振沟、消振壁、缓冲带和围栏桩,均可以降低地铁振动向地基的传递。其中隔振沟是较好的方式,只要沟的深度足够,它可以切断振动波的传播,取得理想的隔振效果。
4.2.3 受保护建筑物控制
由列车振动引起的沿线地面建筑物的振动,其振级的大小与建筑物基础、结构形式以及与地铁线的距离有关。目前,关于建筑结构方面的控制措施研究较少,主要有以下几个结论或建议[2,3,8]。
(1)地基弹性很大程度上影响着建筑物对振动的感应程度,地基的刚性越强,建筑物内振动响应越低。因此,地铁振动影响范围内的建筑物要做好基础的加固。
(2)建筑物振动与建筑结构有关,对于轻型结构框架或基础,振动衰减为零;对于重型结构框架或基础,振动衰减为(15±5)dB;对于重型结构建筑物楼层增加,振动减少,每层减少1~4dB,轻体结构振动不随楼高的增加而减少。
(3)通过调整屋结构体系的刚度,改变结构自振频率,避免主振源与屋结构之间由于低频耦合作用产生的共振现象。
(4)可以采用在建筑结构上安装控制装置的办法,达到减小地铁振动引起的建筑结构振动反应的目的。
5 有待研究的问题
虽然关于地铁运行引起的振动这一课题国内外学者都做了不少的研究工作,但仍然有不少需要解决的问题。如:
(1)在地铁振动产生机理上,地铁振动源的主要影响因素对振动源的影响,都是通过实测得出的结论,各参量之间的关系如何,目前尚无成熟的精确表达式。
(2)目前由于时间及空间的限制,在研究地铁列车振动的影响问题时,一般都将这个三维空间问题简化为二维平面问题,这就无法确定结论的准确性。
(3)在振动的控制措施上,目前频率高于20Hz的振动控制措施已趋于成熟,但低频振动仍然是一个尚未解决的问题。近年来多伦多、旧金山、费城等城的城轨道交通的研究表明,车辆转向架的设计(主要是低刚度悬挂系统和弹性车轮)对于低频振动影响较大,值得进一步研究。
(4)地铁振动对地面建筑物的影响及其建筑物响应的控制问题的研究将会有重要的工程意义和社会意义。
Ⅱ 建筑消能减震技术应用
建筑消能减震技术应用具体包括哪些内容呢，下面中达咨询招投标老师为你解答以供参考。
基础隔振与结构隔振是目前消能减震技术应用的最广泛，效果最好的方法。其中基础隔振是主动减震，而结构减震是被动隔振。结构消能减震技术属于结构减震控制中的被动控制。
1 基础隔振技术
1.1 液压质量(HMS)控制系统。系统使用适用范围是底层柔性建筑，底层柔性建筑虽然能满足底层大空间的要求，但由于在地展中，柔性底层往往变形过大而导致结构破坏，其抗震性能较差，因此，提出采用结构控制的方法来改善此类建筑的抗震性能。HMS系统主要由液压缸、活塞和管路等组成，其安装在单层框架上，见图1。由图1可知，当框架受地面运动而产生振动时，由活塞推动液体，使管路中的液体和质量块随之振动，由于框架的一部分振动能里传递给了液体和质块，从而减小了框架结构的振动。HMS系统中液体的压缩性必须考虑，并建立了考虑液体压缩性的HMS系统的“弹性”计算分析模型，由“弹性”模型可得到结构和HMS系统组成的控制抗震建筑新体系。
1.2 叠层橡胶支座基础隔震。叠层橡胶支座基础裤茄隔震建筑地震反应分析的常用力学模型有层间剪切模型、层间剪弯模型、层间扭转模型及空间杆系模型等，其中应用最多的是层间剪切模型。当利用层间剪切模型分析基础隔震建筑的动力响应时，首先需要将柔性隔震层的复杂滞回特性简化为可用于数值分析的恢复力模型。
2 结构的消能减震技术[1]
2.1 摩擦阻尼器。摩擦耗能器是一种耗能性能良好、构造简单、造价低、制作方便的减振装置。普通摩擦耗能器其构造如图2所示，通过开有狭长槽孔的中间钢板相对于上下两块铜垫板的摩擦运动而耗能，调整螺栓的紧固力可改变滑动摩擦力的大小。试验结果表明:滑动摩擦力与螺栓的紧固力成正比；其最大静摩擦力和滑动摩擦力相差较小，但滑动摩擦力的衰减较大，达到30%，其原因是由螺栓松动引起的；滞回曲线表现出良好的刚塑性性能。
由摩擦滑动节点和4根链杆组成，摩擦滑动节点由钢板通过高强螺栓连接而成，耗能器的起滑力由节点板间的摩擦力控制，可在钢板之间夹设摩擦材料或是对接触面做处理来调节摩擦系数，通过松紧节点栓来调节钢板间的摩擦力，四周的链杆起连接和协调变形的作用。当支撑外力不能克服最大静摩擦力时，耗能器不产生滑动；当外力能够克服最大静摩擦力时，耗能器产生滑动并通过摩擦做功耗能。试验结果表明:Pall摩擦耗能器的工作性能稳定，耗能能力强。
2.2 软钢阻尼器。软钢阻尼器是结构被动控制中耗能减震装置的一种，在地震或风振时，通过软钢发生塑性屈服滞回变形而耗散输入结构中的能量，从而达到减震的目的。在其内核钢支撑和外包层(钢管、钢筋混凝土或钢管混凝土)之间形成无粘结滑移界面，防止内核钢支撑在压力作用下屈曲，从而获得丰满的滞回曲线。该阻尼器具有方便耐用、滞回耗能性能良好的特点，逐渐得到工程界的广泛认可。
2.3 铅阻尼器。铅橡胶复合阻尼器的构造主要是由薄钢板、橡胶郑帆、铅、挤压头、连接板及保护层所组成。薄钢板、橡胶、连接板中央预先留有圆孔，并通过高温高压硫化为一体，铅在硫化后通过挤压灌入预留孔中。薄钢板可经特殊处理以提高阻尼力和屈服后刚度。
2.4 粘弹性阻尼器[2]。粘弹性阻尼器的消能减震结构在工程抗震中发挥着重要的作用。由于附加阻尼的加入，结构体系总阻尼不再满足正则模态的正交性，使得所涉及到的运动方程是相互耦合的，因此无法通过求解一般动力方程的方法得到解析解。Foss最先提出了复模态分析方法的理论，通过将原来耦合的方程作一次Foss变换，喊纯雹得到解耦的运动方程，从而可求得结构在地震作用下的反应。运用复模态理论将基础隔振结构运动方程解耦，分析了在地震作用下的反应。
2.5 调谐液体阻尼器(Tuned Liquid Damper，TLD)。调谐液体阻尼器(TLD)[3]是一种主要用于高层建筑和高耸结构振动控制的水箱，它利用结构上固定容器中液体的惯性和黏性耗能减小结构的振动，是一种被动控制装置。笔者利用TLD对高层建筑地震反应进行了振动控制研究。要使得TLD发挥比较好的减振效果，就必须使水箱中的水尽可能地晃动起来，要求水箱中水的晃荡频率与结构自振频率相等，效果最佳。
2.6 调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper缩写TMD)。TMD是一种简单、便于安装、易于维修和更换的控制结构装置。理论分析研究表明对于一般多层房屋建筑，在地震激励下，结构相对于地面的最大位移发生在顶层。同时，研究结果还表明:TMD的阻尼比在(0.05~0.1)范围内，减振效果好，但超过0.2时，减振效果不明显；TMD质量比小于0.01时，减振效果不明显，随着TMD质量比的增大，控制效果越来越好，但u大于某一值时(超过3%)，此时减振效果不明显；TMD的频率与原结构的频率比在0.95左右时控制效果较佳。
3 结语
如何合理选用阻尼器是根据工程的实际情况而定的[4]。消能减震技术具有概念简单，制作方便，减震机理明确，应用范围广等优点。但是要使消能减震技术得到更广泛的应用，尚有一些问题需要研究:①消能减震体系及效果的进一步研究:消能减震部件设置的位置对结构的减震效果较敏感，因此，如何提高减震效果，提高消能体系的经济技术指标，应该是今后研究的方向。②消能减震部件的进一步开发:目前，消能减震部件种类已经较多，但应注重其实用性、经济性以及支承连接形式的研究。③消能减震体系设计计算方法和软件的研究:消能减震体系只有为设计者提供实用、简便且符合设计习惯的设计方法和软件，才能进一步推广应用。
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