资源描述：
《隧道基底结构列车振动现场测试与分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第11卷 第1期甘肃科学学报Vol.11No.11999年3月JournalofGansuSciencesMar.1999隧道基底结构列车振动现场测试与分析李德武 高 峰(兰州铁道学院科研所 兰州 730070)摘 要:阐述了振动测试系统的3个组成部分及仪器的合理配套,并对扎兰营子铁路隧道进行了列车振动现场测试与频谱分析。关键词:列车振动测试 隧道 频谱分析分类号:u45212现有隧道产生的病害,以隧道底部发生率为高。产生病害的原因之一可能是由于列车动荷载的反复冲击作用。为了探明列车动载对隧道基底的影响程度
2、,在京通线扎兰营子隧道进行了列车振动现场测试。扎兰营子隧道属单线铁路隧道。该段钢轨类型为P50,采用钢筋混凝土轨枕和碎石道床。中心防寒水沟位于内轨面以下2130m。在该段线路上,机车牵引类型为内燃机车和蒸气机车。1 信号接收系统的选择信号接收系统一般由拾振部分,放大部分和记录部分组成,各部分仪器需要合理选择和配套才能正确地进行测试工作。(1)拾振器 由于压电式加速度计可测频率从几赫兹到20kHz左右,它们的高频特性好,可测频率和加速度范围大,相位失真小,现场试验选用北戴河无线电一厂生产的YD48系列压电式加速
3、度计,可测频率范围为012～500Hz,可测加速度范围为012～2000g。速度计选用哈尔滨工程力学研究所和北京测振仪器厂生产的CD272C、CD272S磁电式速2度传感器,可测频率范围为015～20Hz,最大可测位移为6mm,最大可测加速度为10mös。(2)放大器 放大器的选择主要考虑和拾振器配套问题。采用电荷放大器可提高测量精度,增加与传感器连接电缆的长度。试验选用北京测振仪器厂生产的DHF-4型电荷放大器,其低频下限为013Hz,高频上限为100kHz。实际采用的频率范围为013～1000Hz。其灵敏
4、度根据加速度计的灵敏度调整。加速度计与电荷放大器之间采用天津电缆厂生产的STYV-1型低噪音屏蔽电缆连接,并且在电缆两端安装了特制的屏蔽插头,以减少外界干扰。与磁电式速度传感器配套使用的放大器通常为测振仪。试验选用北京测振仪器厂生产的GZ-5B低频测振放大器,当工况选择为速度档时,其频率下限为015Hz,上限为200Hz。速度传感器与测振放大器采用屏蔽电缆连接,且在电缆两端安装高频插头,以减少外界干扰。(3)记录器 记录设备是振动测量系统的最后一道装置。由于磁带记录仪与一般类型的记录器相比有很多优点,故试验选
5、用日本TEAC公司生产的SR-50型磁带记录仪。试验中,磁带走速选为19cmös。收稿日期:1997-05-05©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第11卷 李德武等:隧道基底结构列车振动现场测试与分析 53测试断面里程为K427+776138,距洞口139106m。该处隧道衬砌断面如图1所示。在该测试断面上共布置8个测点,如图2(a)所示。另外,在K427+773188
6、处有一中心水沟检查井,在该检查井壁上共布置7个测点,如图2(b)所示。在测点a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7上安装加速度计;在测点v1、图1 隧道衬砌断面 图2 测试断面测点布置(单位:cm)v2、v3、v4、v5、v6、v7、v8上安装速度计。测点v1、v2、v4、v7、a1、a5、a6、测试水平方向振动量,测点v3、v5、v6、v8、a2、a3、a4、a7测试竖直方向振动量。这次测试通过列车9趟。列车行车速度现场实测约为50kmöh。2 试验数据分析在实验室内,速度和加速度测试系统在试验前后
7、均需用振动台进行标定。(1)信号波形的离散采样 由于列车载重及钢轨踏面形状等线路情况的随机性,所以列车运行所引起的钢轨、衬砌及周围介质的振动属于随机振动,这样在用一组离散数据代替连续〔1〕波形进行频谱分析时将有一些偏差,这些偏差主要由“渗漏”和“混叠”所产生。如果折叠频率大于信号所包含的最大频率的两倍,则可消除混叠效应。另外,为了减少离〔2〕散采样所产生的渗漏,选取一个低旁瓣的时间域截断函数(窗函数),即汉宁截断函数,它由1cos2Pt下式表示(式中Tc为截断区间):X(t)=(1-)0≤t≤Tc(1)2Tc
8、(2)信号的频谱分析 运行列车所引起的振动是随机的,一般可以认为是一个具有零均〔3〕值的各态历经的平稳高斯过程。频谱分析中常用功率谱,它反映振动参量的能量随频率的变化。功率谱由下式计算:N-122$t2PknGx(fn)=∑xkexp(-j)n=0,1,⋯,Nö2(2)Nk=0N 在实验室内将HP3562A分析仪设置在时间捕捉的工况下,并选定汉宁窗函数及最高有效频率为500Hz,然后对所记录的信号
