地铁列车引起的周围建筑物振动及二次噪声预测研究

摘要

随着地铁建设在全国各大城市的快速发展和城市居民对居住环境要求的不断提升，地铁运行引起的周围建筑物的振动及二次噪声逐渐引起人们的关注。国内外学者对此问题进行了大量的研究，本文针对地铁运行引起建筑物的振动及二次噪声问题，对北京15号线沿线某建筑物进行了振动及二次噪声测试，分析了振动及噪声在建筑物内的分布情况，并建立三维动力有限元模型和声学边界元模型对地铁运行引起该建筑物的振动及二次噪声进行了模拟计算，最后分析了屏障隔振措施的减振降噪效果。
　　本文主要工作内容及结论如下:
　　(1)总结了国内外对地铁运营引起的建筑物振动及二次噪声问题的研究现状;介绍了建筑物振动及二次噪声的评价指标及标准;阐述了建筑物振动及二次噪声的研究理论和计算方法。
　　(2)对北京地铁15号线沿线某建筑物进行了振动和二次噪声测试，在楼内布置多个测点，全面测试该建筑物内各楼层的振动及二次噪声分布情况。对测试数据的时程、频谱、1/3倍频程谱、Z振级、A声级等指标进行了分析。测试表明同一楼层中楼板中心处振动大于墙角处、同一楼层内高度越高声压级越大、建筑物振动及二次噪声随楼层的增加呈减小趋势。
　　(3)运用ANSYS软件建立轨道-隧道-土体-建筑物有限元模型，运用数定程序将钢轨垂向加速度进行计算转换为轮轨激励力，作为振动计算激励输入，计算了地铁列车引起的该建筑物的振动响应，并根据振动现场实测对模型计算进行校核。
　　(4)运用声学计算软件Virtual.Lab建立建筑物声学边界元模型，并以有限元振动计算结果作为边界条件输入，采用直接边界元法进行建筑物室内二次噪声计算，并根据噪声现场实测对模型计算进行校核。
　　(5)采用填充沟的隔振形式对建筑物进行减振降噪方案设计，利用三维有限元及声学边界元模型对屏障隔振措施的减振降噪效果进行计算及评价。计算表明该措施具有一定的减振降噪效果。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 地铁振动对环境造成的影响

1．1．2 地铁噪声对居民生活的影响

1．2 国内外研究现状

1．2．1 振动预测方法研究现状

1．2．2 地铁噪声预测方法研究现状

1．3 本文主要研究内容

2 建筑物振动及二次噪声的评价指标及标准

2．1 建筑物振动及二次噪声评价指标

2．1．1 建筑物振动的评价指标

2．1．2 二次噪声评价指标

2．2 建筑物振动及二次噪声评价标准

2．2．1 振动标准

2．2．2 噪声标准

3 地铁列车运行引起的建筑物振动及二次噪声分析方法

3．1 弹性波动和结构声学的基本理论

3．1．1 弹性波动理论

3．1．2 结构声学理论

3．2 建筑物振动和二次噪声的分析方法

3．2．1 振动分析方法

3．2．2 噪声分析方法

4 地铁列车引起建筑物振动与二次噪声测试

4．1 测试目的

4．2 现场条件

4．3 测试工况

4．3．1 振动测点布置

4．3．2 噪声测点布置

4．4 测试仪器与软件

4．5 测试过程

4．6 测试结果分析

4．6．1 振动测试结果分析

4．6．2 噪声结果分析

5 地铁列车引起建筑物振动及二次噪声数值模拟

5．1 列车荷载

5．1．1 实测荷载数定法

5．1．2 列车荷载

5．2 结构有限元模型

5．2．1 轨道-隧道-土体-建筑物有限元模型

5．2．2 模型尺寸

5．2．3 单元尺寸

5．2．4 人工边界

5．2．5 阻尼特性

5．3 声学边界元模型

5．3．1 建筑物声学边界元模型

5．3．2 单元尺寸

5．3．3 建筑物吸声属性和流体参数

5．4 建筑物振动计算结果

5．5 二次噪声计算结果

6 减振降噪方案研究

6．1 填充沟隔振设计

6．2 隔振效果分析

6．3 降噪效果分析

7 结论与展望

7．1 本文主要工作

7．2 本文主要结论

7．3 后续研究展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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