地铁区间隧道列车振动测试与分析_潘昌实.pdf

地铁区间隧道列车振动测试与分析_潘昌实.pdf

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1、第23卷第2期土木工程学报1990年5月地铁区间隧道列车振动测试与分析潘昌实谢正光(兰州铁道学院)(北京地铁科研所),【提要】本文通过在北京地铁区间隧道中所进行的现场试验获得了衬砌若千控制点以,。及附近一座地面风亭两个控制点的动态反应并对其进行了频谱分析根据轨道加速度测试,。数据和分析车辆体系的振动得到了列车荷载的模拟数定表达式进而采用有限元法分析了。醚道和周围土体体系的动力性态分析结果表明对于若干测点的实侧和计算加速度值符合良。。好文中还给出了一些动态反应的预测数值、一引言,随着大城市地铁网的不断扩展地铁列车产生的振动对环境的干扰已

2、日益为人们所关。注enkns197;「”;eer1977`”;an、本文在以往研究4Jl车振动工作(Ji年R让k年Dwanor’;rere`2’;ononran8Poreeoestw七h1979年“Fdik1980年LdTtOffiftheeneviser`毛’;、ane1953「6’`7’;、Si七ifiAd1982年潘昌实Pd年1985年潘昌实〔;、`’“’,刘维宁1987年”熊建国高伟健1987年)的基础上根据作者在北京地铁区间,。隧道内进行的现场试验研究了隧道土体体系的动态反应、二现场测试与频谱分析。一区间隧道的测试断面内以及

3、地面凤亭内的测点布置如图1所示采用YD1型加速度,,。,计其量测范围为2009频域为10kHz每一测点上先用粘合剂将带螺孔的小钢垫块贴牢。然后将加速度计拧入固定共采用13个加速度计,其中另两个测点系布置在钢轨长度方。向内(图中未示)、信号接收和处理系统分别如图2图3。所示一YD1型压电式加速度计产生与测点振,动加速度成正比的电荷经低噪声屏蔽电缆一,输入DHF4型电荷放大器再输人TEAC藻瀑一。一SR50型磁带记录仪图中所示的SC16!OOD。型光线示波器仅用于监视信号波形磁带运:图1测点布置(单位Cm)s,行速度选为19cm/这时磁带

4、仪的采样频z,z。率为2500H因而所有频率小于125oH的信号均能被记录下来试验中对42次时速约为。,。km/h的通行列车侧得了546条记录..22储存在磁带上的模拟信号在实验室中回放,输入一TEACPS85型数据处理机将其转换,。一,为数字信号然后进行有关处理图中所示SBM14型电子示波器系用于监视信号波形以。控制数据采集的起止点丫。一1型。。「一`型T〔八CSR名0T〔片C邢一S8放大器徽带记录仪徽处理机绘图仪加速度计蜻丁E月csR巧o型sc一16型se气一,4型电子示波器磁和录父光线示波器图2信号接收系统图3信号处理系统z,三

5、1。轨底加速度波形的采样频率选为30H因而采样时间间隔刀t邝C而其它测点波,.。。形的采样频率为l000Hz刁七=00015图4为轨底(A6)实测加速度波形列车引,起的振动具有随机特性而且可,U之习)以认为它是一个各态历经过程因而可以将。50其分解为一系列不同频率的谐波各次谐波巧一一嗽丁的幅值可由付里叶变换得到。呷吵气:正变换234二.2兀壳~1x,eXp-j。~二一:4七=一ó属一N一图轨底加速度时程图1V(--“o“2二k二不二,2汀kjj岁一fsin入j二几(NN.`:、1。=,,,,一,一“一’刀“少,k012…N1(1)艺一

6、(丹逆变换:2汀kù声、j=0,,,,一l了、吸了、了、、乙勺。J`d一no、产、,刀、声、,少“了”CeXpj12一Nb恩N2七二12二kj,,=0,,式中人“一戈,。能壳12…N一1一万威N。2鉴矛2二kj=z,2,,一1“一x了slnk一N几而禹N同:时可以算出。、=+B幅度谱A训A莞t`2=+2刁t.e!(,:B:功率谱尸毗一盅N二,均方值少二命扁(7)·=·。相应于k的频率为kfk(/NJt)以,。,=上各式中N代表采集数据个数分析中采用了快速付里叶变换(PFT)故N“,。=2048,=。M为整数轨底加速度波形采样点数N其它

7、波形采样点数N1024轨底加速度的幅度谱和功率谱分别示于图5和图6。月八〔夕少,郎*.训043021,,!l27x206,…卜娜沙.【.二!}汹助回幻上j工`比涵以刀旧」湘一以浏浏腼军肠(魔,以科阱甲稼甸人姗03D`0和了201匆图5轨底加速度幅度谱图6轨底加速度功率谱由频谱分析结果得到了实测轨底加速度的数定表达式:左/吕二t二、eoo+B`sinkot)()艺(刁kot(8)七,~N/生=,。其中。2二(/N刁t)为圆频率、三列车动荷载的模拟一,。北京地铁采用DKn型车辆其简化模拟轮系和轮轨相互作用模型如图7所示图中.·.m:二i7

8、003N5.;。:=15003簧下质量/m簧间质量..·NSZ/,m3=goso3N52;m簧上质量/m弹簧刚只出迄:l二2.45`;:=.x6,度kx10N/mko7154loN/m、...:=lgo757xlo`;e

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