地铁作为一种大容量的快捷的城市交通方式,能够有效的减轻大城市的交通压力。随着我国地铁的快速发展,地铁运行诱发的振动对环境的影响日益突出,对沿线周围建筑物居住环境产生的振动影响不容忽视。开展地铁振动对周围动力响应的研究已显得十分必要。 地铁列车荷载模拟是列车诱发环境振动分析中的首要步骤,同时列车荷载模拟的合理性也直接影响着动力分析的结果。本文以广州地铁一号线长寿路站-黄沙站段地铁为研究对象,根据地铁轨底竖向实测加速度值,建立列车二系简化模型,数定分析出地铁列车荷载,分析指出以往荷载数定计算分析中的不足及导致的荷载误差值,并予以改进。同时引进逆傅里叶变换算法,得到荷载竖向振动时程,既保证了相同的精度,又提高了列车荷载模拟效率,为下一步的动力分析提供更为合理的动力荷载。 结合广州地区地质情况,用有限差分软件FLAC建立二维数值分析模型,并以以上所得荷载作为动力源输入,进行土-结构整体动力分析。分析了地铁列车运营诱发振动的传播规律,得出了一些结论： (1)由于几何阻尼和土体的材料阻尼作用,随距离隧道中心线的距离的增加,地面各点竖直方向的加速度整体呈减小趋势。 (2)在列车竖向激励下,地面竖向加速度振动在传播过程中存在一个放大区,放大区的位置与地层条件和隧道埋深相关,本次算例中,在距离隧道中心线36m处存在加速度放大区。 (3)地面的竖向加速度振动的频率以低于75Hz为主,其中以0-10HZ和55-75HZ两个频段的频率为卓越频率,频率幅值整体上随着与隧道中心线的距离的增大而减小,其中高频衰减速度明显高于低频衰减速度,近轨道区域地面振动中的高频信号较强,传播至远隧道区域则以低频振动为主。 (4)隧道中心线处的竖向振动由深到浅变化幅度较大,离隧道中心线稍远则变化放缓,随着与隧道中心线的距离的增加,同一深度的测点的竖向加速度最大值与加速度振级有着明显的衰减。加速度最大值与竖向振级在地表面处有明显的放大作用。 这些成果可以为降轨道交通振动污染及新建线路的规划、设计提供相应理论依据。