关于工程卡车引起建筑物微振动的研究.docx

    关于工程卡车引起建筑物微振动的研究    田新涛 时刚 方庆峰 刘怀才 侯栋友摘 要：本文以工程卡车行驶产生振动为研究对象，选取郑州西四环植物园某道路沿线一所六层砖混结构楼房进行实测实测结果表明：工程卡车引起建筑物各楼层振动主要体现为竖直向低频振动，低频主要在40～50Hz，水平向振动主要为高频，在60～80Hz;以振动加速度级表征振动强度指标，得出楼层振动强度在60～80dB，最大振动强度74.7dB，顶层出现振动放大趋势对顶层进行1/3倍频程分析可知，顶层各向振动速度值未超过规范的允许限值，满足建筑物内人体舒适度的要求Key：工程卡车;建筑物振动;振动加速度级;1/3倍频程：TU435 ：A ：1003-5168（2019）07-0120-03Abstract： This paper took the vibration generated by the engineering truck as the research object， a six-story brick-concrete structure along a road in the west fourth ring botanical garden of Zhengzhou was selected for actual measurement. The measured results showed that the vibration of all floors of the building caused by the engineering truck wasmainly reflected in the vertical low frequency vibration， mainly 40～50Hz， the horizontal vibration was high frequency dominant， mainly 60～80Hz; the vibration acceleration level was characterized the vibration intensity index showedthat the floor vibration intensity was 60～80dB， the maximum vibration intensity was 74.7dB， and the vibration amplification trend appeared at the top layer. The 1/3 octave frequency analysis of the top floor showed that the vibration velocity value of the top floor in all directions did not exceed the allowable limit of the code， which met the requirement of human comfort in the building.Keywords： heavy truck;building vibration;vibration acceleration level;1/3 octave隨着城市建设快速发展，工程运输车在城市中频繁穿梭，由于其吨位大，产生的振动和噪声不可避免会对周边的建筑物及居民的生活带来负面影响。

对工程卡车引起建筑物振动进行测量和分析，可为控制该振动提供依据国内许多学者对车辆振动进行了研究，在轨道交通引起的振动分析与评测中，刘维宁等[1]运用“地铁车辆-轨道系统”及“隧道结构-地层系统”的动力学模型，较理想地分析了地铁列车运营时的地表振动响应现象王逢朝等[2]运用“列车-轨道系统动力分析模型”和“路基-地基土-建筑物动力分析模型”，较为理想地对多层建筑物的振动幅值进行了分析孙家麒等[3]根据火车的振动强度、振动频率特性和传递特性对三层楼层建筑物进行了分析评价并提出了相关建议丛波日等[4]选取某地铁沿线某拟建建筑物，建立有限元模型，并采用随机车辆荷载激励，分析地铁振动对拟建建筑的影响情况本文通过对郑州西四环道路沿线的一所6层砖混楼房进行实测，基于MATLAB对实测数据进行处理获得振动加速度时程、频谱曲线，并将振动加速度换算成表征振动强度的振动加速度级，研究了该工程卡车引起建筑物各楼层的振动情况及变化规律1 试验背景现场试验于2018年12月在郑州西四环植物园附近某道路段进行，该路段附近有较多工地，重载卡车来往频繁，且周围的新建居民小区及商业建筑较为密集为研究工程卡车对建筑物的振动影响，在距振源约40m处，选取一所6层砖混结构建筑物进行实测。

因该路段土质条件基本类似，且汽车车辆较少，对周围环境振动十分微弱，故不考虑二者对建筑物的影响本次测量仪器采用由意大利公司MOHO生产，利用地脉动仪TROMINO®测量实际振动情况，地脉动仪如图1所示测量开始前，对仪器进行核检，以保证数据采集的可靠性，数据采样频率为512Hz为测得重载卡车引起建筑物各楼层的振动响应，在不同楼层处布置测点，进行测试，具体测点布置如图2所示由于本次测试车辆较多，考虑到该路段水泥罐车较多，故本文仅对重载水泥罐车产生的振动进行研究，其重量为30～45t，车速30～40km/h2 数据处理及分析基于MATLAB编制程序进行实测数据处理，得出各楼层车辆经过时的振动时程和频谱曲线，并在此基础上采用振动加速度级来描述各楼层的振动强度2.1 各向振动结果分析本次测试采集了1、2、3、4、5、6层的振动数据，因2、3、4、5中间层加速度时程和频谱图较为相似，为节约篇幅仅列举第4层进行分析，各楼层振动情况如图3所示其中图3（a）（b）（c）为时程图，（d）（e）（f）为频谱图由图3中各楼层的时程图可以看出，水平振动响应幅值在一至五层变化平缓且差距不大，竖向振动幅值大于水平向，楼层振动体现在竖向振动，在顶层各向振动均出现振动放大。

从频谱图看出，楼层水平向振动以高频，主要在60～80Hz，竖向振动主要以低频振动为主，主要在40～50Hz观察竖向高频段加速度幅值，随楼高增加，幅值出现衰减，中间层及底层对高频振动产生了过滤作用，顶层高频段幅值放大2.2 振动加速度级分析振动加速度级是表征振动强度的相对指标，将采集到的振动加速度转换为振动加速度级，得到建筑物各层的振动强度，以便于分析工程卡车对建筑物的影响其振动加速度级计算公式如下：[VAL=20logarms/a0]                         （1）式（1）中：[VAL]为振动加速度级，dB;[a0]为基准加速度，取[10-6m/s2];[arms]为振动加速度有效值，m/s2加速度的有效值计算如下：[arms=a2（t）=（0Ta2tdt/T）12]                （2）式（2）中：[T]为振动时长，s;[a2（t）]为实测加速度值，m/s2;[dt]为积分时长以MATLAB计算出各楼层各向振动加速度级，并绘制出随楼层高度变化的关系图，如图4所示观察图4可以得出，随着楼层的增加，建筑物的振动强度起伏变化，中間层振动强度变化平缓，顶层各向振动均呈现放大的趋势，振动强度最小处为二层X向，振动加速度级值为63.9dB，最大强度为六层Y向，其振动加速度级为74.7dB。

可以看出，卡车引起各楼层的Y向振动最为显著，故重载卡车引起的Y向振动应得到重视3 结论本文通过对水泥罐车行驶引起对周边建筑物的微振动进行研究，得出以下结论①在时程上，竖向加速度幅值大于水平向，建筑物各楼层振动影响主要体现在竖直向;在频域上，楼层水平向振动主要为高频，在60～80Hz，竖直向体现为低频振动，主要在40～50Hz②随楼高增高，Z向高频段加速度幅值出现衰减，中间层对高频振动产生了过滤作用，顶层高频段幅值放大③结合1/3倍频程速度图，对顶层进行分析，振动速度值未超过规范《建筑工程容许振动标准》（GB 50868—2013）给出的人体舒适性的允许限值Reference：[1]刘维宁，夏禾，郭文军.地铁列车振动的环境响应[J].岩石力学与工程学报，1996（S1）：586-593.[2]王逢朝，夏禾，吴萱.列车振动对环境及建筑物的影响分析[J].北方交通大学学报，1999（4）：19-23.[3]孙家麒，柳至和，董金英，等.火车环境振动测量分析[J].振动与冲击，1983（4）：39-42.[4]丛波日.地铁运行对临近建筑微振动的影响分析[C]//中国力学学会，中国振动工程学会，中国航空学会，等.第九届全国振动理论及应用学术会议论文集.杭州：浙江大学出版社，2007.  -全文完-。