试述振动地铁轨道结构振动

论文导读：
【摘 要】地铁建设是打造新城市最核心的工程，其重要性可以说超过了任何一项在建的重点工程。一栋大楼、一座公园的建设对城市来说很容易，什么时候建都可以，但是地铁不一样，地铁建设不仅工程浩大，而且还关系到能否把握住机遇的问题，地铁建设的机遇不是什么时候都有的，而且地铁审批等前期工作的耗时长，国内其城市都一样对建设地铁异常兴奋，因此如果一旦错过了地铁建设机遇期或者比别人慢了一步，那么发展水平恐怕就会被别人甩得越来越远，因为建设地铁不仅单单是解决交通方面的问题，更重要的是关系整个城市的发展战略问题，所以从这个方面来说把握住了地铁建设的重大机遇就等于掌握住了未来发展的主动权。当你置身北京，你会真切的感受到北京地铁的发达，地铁是促使北京成为世界级大都会的最关键的助推器之一，地铁的巨大威力推动北京的城市框架不断扩大，城市的承载能力不断提高，凡是地铁经过的地方都能拉动一方经济的发展。
【关键字】地铁工程；轨道震动研究
一、前言
地铁是一座城市的经济化硬件建设工程是要求施工方必须谨慎的一项工程。是推动城市发展的一项重要动力，因此地铁工程受到政府部门的一致关注，也是为了方便市民出行，减小、降低城市交通压力的方法，也减轻了城市环境污染问题，减少了出行交通性燃油污染。然而地铁的运行也会带来一系列的问题，其中最为严重的就是由于地铁列车运行与轨道之间发生的震动带来的噪声问题，本文的意义就在于浅析如何防止地铁运行带来的轨道震动引发噪音的问题。

二、地铁轨道引发震动噪音

目前，在地铁建设中常用的地铁轨道结构主要包括DTⅢ弹性扣件、Vanguard扣件、浮置板轨道、轨道减振器扣件和双层垫板弹性扣件等。这五种地铁轨道结构各具特点，在地铁建设中针对不同轨道的减振特点，应结合不同地段的实际情况，采用适宜的轨道结构，方能起到实质性的减振效果。下面将对五种扣件的特点做分别的叙述。

1、DTⅢ弹性扣件

主要特点是通过钢轨下的平式橡胶垫板和铁垫板下的槽式橡胶垫板的双重弹性冲击来达到减振目的。该扣件竖向静刚度为20～30KN/mm，主要适宜于隧道内一般减振地段的带枕浇筑式整体道床线路。

2、Vanguard扣件

Vanguard扣件的结构特点是垫板两端设一对类似“挡肩”的结构，顶住轨鄂下部并紧贴在轨腰两侧，挡肩与钢轨之间采用弹性阻尼材料缓冲。该扣件可以提供很小的刚度，且钢轨头部横向位移较小，减振效果好。该扣件节点垂直动刚度可以达到6KN/mm刚度，动静比为

1.5～6，减振效果良好。

3、浮置板轨道

一般由钢筋混凝土浮置板、弹性支座、混凝土底座及配套扣件组成。该结构是用扣件把钢轨固定在钢筋混凝土浮置板上，浮置板置于可调的钢弹簧支座上， 浮置板两侧用弹性材料固定，形成一种质量弹簧隔振系统， 通过这种质量弹簧隔板系统的惯性运动，把地铁列车通过时产生摘自：硕士论文答辩www.7ctime.com
的振动进行大幅衰减，再传递给隧道主体结构，以达到减振的目的。
浮置板的原理是增大振动体的振动质量和弹性，利用其惯性力吸收冲击荷载，从而起到隔振作用。这种隔振系统在共振频率下的放大倍数很低，所以减振降噪效果非常显著。在所有减振降噪型轨道结构中，浮置板轨道结构具有最好的减振降噪效果。据联邦德国有关部门测试，有道碴下垫层和浮置板式的轨道结构其阻尼效应可减振达30dB，且在垂直荷载20%～100%变化范围内其隔振的效果几乎保持不变。我国城市轨道交通线路第一次采用浮置板式轨道结构的是广州地铁1号线，其减振效果都非常理想。

4、轨道减振器扣件

轨道减振器扣件，又叫Cologne-Egg弹性扣件，是在减振要求较高地段采用的轨道减振器扣件。该扣件的承轨板与底座之间用减振橡胶硫化粘贴在一起，利用橡胶圈的剪切变形获得较低竖向刚度，扣件节点静刚度约为10kN/mm左右。较DTI型扣件的振动传递减少15—30dB，较DTIII型扣件减少10—20dB。国内外大量实验表明，此类减振器的减振性能介于一般扣件与浮置板之间。

5、双层垫板弹性扣件

双层垫板弹性扣件由PANDROL公司开发，扣件采用双层铁垫板、二层橡胶垫板，扣件垂向刚度为10---'30kN/mm，提高了扣件减振性能，在国外已经得到应用。

三、地铁轨道振动实例分析

钢论文导读：动荷载会通过弹性支承传递到基础垫层中去。道床板受力后，在惯性作用下将受到的力经过重新分配后传递给固定在基础垫层上的隔振器，再通过隔振器传递到基础垫层，在此过程中由隔振器进行调谐、滤波、吸收能量，达到隔振减振的目的。实例探析：广州地铁1号线的底下隧道有明挖和暗挖二种方式，在林和东路南段采用明挖施工，大
弹簧浮置板减振轨道是浮置板减振轨道中的一种，它是将具有一定质量和刚度的混凝土道床板浮置于钢弹簧隔振器上，距离基础垫层顶面30mm或40mm，构成质量一弹簧一隔振系统。隔振器内放有螺旋钢弹簧和粘滞阻尼，钢弹簧隔振器内的粘滞阻尼使钢弹簧具有三维弹性，增加了系统的各向稳定性和安全性，且能抑制和吸收固体声。作用在钢轨上的力传递给浮置于钢弹簧隔振器上的道床板，道床板可以提供足够的惯性质量来抵消车辆产生的动荷载，只有静荷载和少量残余动荷载会通过弹性支承传递到基础垫层中去。道床板受力后，在惯性作用下将受到的力经过重新分配后传递给固定在基础垫层上的隔振器，再通过隔振器传递到基础垫层，在此过程中由隔振器进行调谐、滤波、吸收能量，达到隔振减振的目的。
实例探析：
广州地铁1号线的底下隧道有明挖和暗挖二种方式，在林和东路南段采用明挖施工，大约在林和村东面的牌坊处开始用暗挖方式穿过林和村直到广州东火车站。附近的居民都知道地铁隧道的走向。在地铁沿线旁的建筑物、部分大楼里，人们静止时可以感受到地面以下地铁车辆通过引起的震动。每隔几分钟，就会听到沉闷的轰鸣声，或多或少能够感受到地铁的震动，白天环境噪音大时，不大有感觉，夜深人静时，能够听到，下半夜，又没了声音，因为那时地铁停止运营地铁车辆在地表运行的影响主要是噪音，在地下运行时的影响则是震动。地铁运行中产生的声源主要有四种：一是轮轨接触引起的噪声；其次是牵引电动机的电动机械噪声、非动力系统噪声、地铁高架桥梁结构震动辐射噪声。地铁高架桥梁结构震动辐射的低频噪音，通过媒介传播后有时会产生“共振”现象。市民在家中经常觉得听到了“轰隆轰隆”的声响，其实就是共振引起的。由于地铁和铁轨高速摩擦，会产生单纯的震动，但经过媒介传播，就会变成一种在某一范围内对物体的共振。这些共振，会穿透地层和楼层到沿线居民家中，居民会以为这也是噪音污染，但其实是“交通共振”带来的新污染，值得关注的就是这种因为“交通共振”带来的污染。地铁运行，在穿越建筑物时有可能出现一定震动感。一般说来，轨道弧度越大，车厢滑行过程中发生的震动越大。所以在地铁设计时，应尽量把地铁线曲线半径做大，尽可能让车厢顺直运行。
四、结束语
地铁是一座城市的经济化硬件建设工程是要求施工方必须谨慎的一项工程。是推动城市发展的一项重要动力，因此地铁工程受到政府部门的一致关注，也是为了方便市民出行，减小、降低城市交通压力的方法，也减轻了城市环境污染问题，减少了出行交通性燃油污染。
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