
圖5為25 Hz時(shí)軌道和路基結(jié)構(gòu)上各點(diǎn)振動(dòng)穩(wěn)定后的豎向速度響應(yīng)時(shí)程曲線。從圖中可以看出,各點(diǎn)的曲線峰值也反映出了能量在空間范圍內(nèi)的衰減過(guò)程,軌道結(jié)構(gòu)吸收了大部分振動(dòng)波能量,因此軌道板和支承層速度峰峰值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于路基各層;傳遞至路基表層時(shí),速度急劇下降,也即能量在路基表層急劇衰減;路基上各點(diǎn)豎向速度峰峰值隨深度依次遞減,即能量傳遞過(guò)程中迅速衰減,但衰減率變小。
(3)高速鐵路運(yùn)行引起的振動(dòng)波在地基中的傳播規(guī)律
了解列車運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)波在軌道路基中的傳遞規(guī)律后,進(jìn)一步了解振動(dòng)波在地基中的傳播規(guī)律。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多次實(shí)測(cè),同樣可以獲得一些有意義的振動(dòng)傳播現(xiàn)象及規(guī)律。

如圖6所示,為獲取列車運(yùn)行引起的場(chǎng)地振動(dòng)傳播規(guī)律,在垂直于軌道方向布置10個(gè)加速度傳感器(如圖7)測(cè)點(diǎn)。每個(gè)測(cè)點(diǎn)均采集三個(gè)方向的振動(dòng)信號(hào),分別為:沿軌道方向(y向),地平面上垂直于軌道方向(x向),垂直于地平面方向(z向)。
圖8給出了一列以300km/h運(yùn)行的CRH380BL列車通過(guò)時(shí),距軌道中心16.5m遠(yuǎn)處場(chǎng)地振動(dòng)的時(shí)程曲線。藍(lán)色(上部)、紅色(中部)和黑色(下部)分別表示縱向、橫向和垂向三個(gè)方向的振動(dòng)加速度。每張圖中還增加了一列16節(jié)編組高鐵動(dòng)車側(cè)視輪廓圖用以幫助分析振動(dòng)規(guī)律。從圖中可以發(fā)現(xiàn),一系列周期性車軌耦合產(chǎn)生的振動(dòng)簇和峰值,這些峰值位置和列車轉(zhuǎn)向架和輪對(duì)位置存在較為一致的對(duì)應(yīng)關(guān)系?梢猿醪脚卸ㄟ@些周期性振動(dòng)簇,和列車的幾何特征參數(shù)是直接相關(guān)的。所有測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)幅值均在0.1m/s2以內(nèi),垂向的振動(dòng)大于橫向和縱向的振動(dòng),縱向的振動(dòng)較橫向振動(dòng)更小。

為了研究振動(dòng)幅值隨距離變化的衰減規(guī)律,圖9中散點(diǎn)給出了距軌道中心不同距離處,列車高速運(yùn)行時(shí)實(shí)測(cè)的垂向振動(dòng)幅值,振動(dòng)幅值的平均值通過(guò)藍(lán)色實(shí)線表示。可見,振動(dòng)幅值總體上隨著距離軌道中心的距離呈現(xiàn)衰減趨勢(shì),并且在較近區(qū)域變化幅度較大。然而,在距離軌道中心約24m處發(fā)現(xiàn)振動(dòng)放大現(xiàn)象,這是由于測(cè)試場(chǎng)地的基巖埋深較淺(距地表約20m)導(dǎo)致波在地表和基巖間來(lái)回振蕩,造成波的干涉現(xiàn)象。通過(guò)頻譜分析發(fā)現(xiàn),與振動(dòng)波在路基中的傳播規(guī)律類似,高頻振動(dòng)在近場(chǎng)衰減快,遠(yuǎn)場(chǎng)衰減慢。另外兩個(gè)方向的呈現(xiàn)相似現(xiàn)象。
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