地铁作为缓解城市交通压力的重要手段,在给人们生活带来便利的同时,也给地铁上盖和邻近的居民带来了噪声和振动污染。地铁的环境振动问题不仅会降低建筑使用的舒适度、影响人体健康和妨碍敏感仪器的使用,严重者还会影响建筑物的安全性。为此,本文针对地铁上盖及周边建筑物的隔振问题展开研究,开发了一种新型的竖向隔振支座,即厚壁型环形弹簧隔振支座,利用其减振消能能力和自复位功能进行建筑物的基底隔振。论文的主要内容如下:(1)现场测量了广州地铁三号线沿线自由场的地铁振动响应,得到铅垂向振动加速度的时程数据,并对其进行频谱分析,得出地铁振动的优势频率为30～50Hz。研究了地铁运行引起地面振动的传播规律,为三号线进行了初步的环境振动评估,同时也丰富了地铁的振动激励数据库。(2)对环形弹簧的力学性能进行了理论研究,包括环形弹簧的结构特性、静力性能和动力性能。详细推导了环形弹簧外圆环最大拉应力的计算公式,提出适用于厚壁型弹簧构件的改进公式,并采用了有限元方法进行验证。通过典型的计算案例对新型环形弹簧支座进行了构造设计和计算说明,弹簧在正常工作时由于内耗和摩擦所消耗的能量约占总输入能量的55%。(3)利用ABAQUS软件建立了环形弹簧的有限元模型,分别对其进行了拟静力试验模拟和振动时程分析,并将理论推导结果和试验结果进行相互验证。模拟得到环形弹簧的应力分布情况和荷载—位移曲线,并计算了弹簧的承载力、竖向刚度和等效阻尼比等力学参数。研究了加载条件对弹簧力学性能的影响,分析结果表明,环形弹簧的耗能能力随着预压位移和加载幅度的增大而增大,30～50Hz的余弦加速度传递率约为0.2。(4)以六层框架结构为例,将新型环形弹簧支座放置于首层柱底形成基础隔振结构。对比了普通结构和隔振结构在地铁振动激励下的动力响应,分析了楼层加速度的时程和频谱特点,计算了弹簧支座的隔振率和位移。研究结果表明,新型环形弹簧支座能够延长结构的竖向自振周期,有效改善建筑的舒适度。相比于普通结构,隔振结构的竖向加速度明显减小50%,楼层平均隔振率为38%。