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城市轨道交通减振降噪分析及工程措施初探

来源:论文联盟  作者:于占洋 [字体: ]

城市轨道交通减振降噪分析及工程措施初探

我国人口众多,社会发展迅速,在城市发展的过程中交通堵塞现象明显,很多城市选择开通城市轨道交通的方式来解决城市交通堵塞问题。城市轨道交通的开通为人们的生活提供了便利,缓解了交通堵塞的压力的同时也产生了振动与噪声污染,影响着人们的日常工作与生活。所以怎样有效控制城市轨道的振动与噪声问题就尤为重要。
  1 相关的规定制度
  在《地铁设计规范》中明确规定,关于“环境保护”和“轨道”两方面内容,要严格遵守《城市区域环境振动标准》指出的轨道在运营的过程中要根据实际情况采取减振轨道来达到环境保护对周边的减振、降噪要求[1]。《地铁设计规范》还对要保护的建筑物类型和相应的减振措施进行描述。其中,要保护的建筑物类型按减振程度分为一般减振、较高减振和特殊减振。针对一般减振,要采取无缝新路、弹性分开式扣件、整体道床或碎石道床的措施来达到减振的目的;针对较高减振,比如:住宅区、宾馆、机关单位等区域要采取轨道减振器、扣件、弹性短枕式整体道床等措施来达到减振的目的;针对特殊减振,比如:医院、学校、音乐厅、精密仪器厂、文物保护和高级宾馆等区域要采取橡胶浮置板道床、弹簧浮置板道床等措施来达到减振的目的。
  《地铁设计规范》规定要按照项目环境评估报告和《城市区域环境振动标准》来确定减振的具体位置、减振等级和相应的措施,在征求意见时具有高度的原则性。而《城市区域环境振动标准》还不够完善,其对城市轨道交通沿线区域中的环境保护区界定不明显,不具备相应的振动测量方法,在环境限值方面也没有明确的规定[2]。这种没有针对性的条文文件在长时间的实行过程中会暴露出很多弊端,会引起争议,不利于城市轨道交通工作的实际开展。《地铁设计规范》和《环境振动标准》的完善可以促进城市轨道交通减振降噪工作的开展。
  2 城市轨道交通减振降噪措施
  2.1 钢轨类减振措施
  重型钢轨和无缝线路在城市轨道交通减振降噪中被广泛应用,受到了一致好评。研究显示,60 kg/m的钢铁振动强度比50 kg/m的钢轨要低10%,这就说明60 kg/m的重型钢轨可以大大减少钢轨的振动频率,进一步降低钢轨的振动强度,最后使钢轨辐射的噪声水平下降[3]。所以采用无缝线路技术可以消除普通钢轨接头,提高城市轨道的平顺性,以达到降低轮轨冲击引起的振动和噪声的目的。
  阻尼钢轨可以有效抑制钢轨的振动。阻尼钢轨是在钢轨两侧和轨底设置的由高阻尼材料和约束层构成的一种阻尼复合板。理论上,阻尼钢轨可以通过将钢轨振动能量转化成热能的方式来吸收消耗振动能量。在正线与测本文由论文联盟http://www.LWlm.COM收集整理试线的测试中可以发现,钢轨减振的应用对降低直线段滚动噪声和曲线段噪声都有着显著的效果。
  2.2 扣件类减振措施
  常见的减振扣件分为先锋扣件、轨道减振器、洛德扣件和Z系列扣件四类。其中,先锋扣件在轨头下颚及轨腰支撑钢轨,钢轨就会呈现出一种悬空状态,在此基础上再利用悬空钢轨和轨座底板之间的缝隙,解决振动和噪声的控制问题。其因独特的设计方法与应用,比其他的高弹性扣件减振效果明显。但其自身也存在弊端,就是静刚度低,轨距控制能力差;轨道减振器又被称为科隆蛋,属于硫化粘结型扣件,因其减振效果较好,被广泛应用在减振要求较高的地区;洛德扣件与轨道减振器较为相似,也是硫化粘结型,因其橡胶与铁垫板采用了硫化技术,所以在国外应用较广,在国内没有被广泛应用;Z系列扣件将橡胶垫板和铁垫板分开,在使用的过程中可以根据实际情况更换橡胶,重复使用铁垫板,减振效果和洛德扣件一样。
  2.3 轨枕类减振措施
  弹性轨枕由弹性长轨枕和弹性短轨枕两部分组成。弹性短轨枕又是由混凝土短轨枕、橡胶套靴和块下橡胶垫板构成。其优点是结构简单,施工方便,成本低,在我国的城市轨道交通中广泛应用。但其也存在一些缺点,比如:对地面质量要求较高、轨距保持能力弱、轨距和轨底坡调整不方便、养护更换频率高、橡胶包套容易进水、减振效果下降、弯道钢轨波磨损严重[4]。这些缺点的存在容易导致短枕吊空现象的出现,而此类现象在上海等地的城市轨道交通中出现过。
  弹性长轨枕与一般混凝土轨枕采用一样的轨枕,其质量比弹性短轨枕大,减振效果更为明显,所以弹性长轨枕在城市轨道交通中应用更为广泛。
  2.4 道床类减振措施
  道床类减振措施则是采用了质量-弹簧系统,在轨道顶部建筑和基础之间插入一个频率低于激振频率的线性谐振器。同时通过质量-弹簧系统的惯性运动来减少列车运行过程中产生的振动,再传递给隧道的主体结构,实现减振的目的。梯形轨枕轨道系统又属于轻型质量-弹簧系统,是由预应力纵梁和钢管制的横向连接杆两部分组成,其减振效果特别明显,在北京、广州等地的城市轨道交通中被广泛应用。而道床类减振措施又包括钢弹簧浮置板和橡胶浮置板道床,橡胶浮置板又可分为整体支承、线性支承和分布式支承3种,橡胶浮置板可以达到中档减振效果。但其也存在着橡胶支承块在浮置板下面,不易于更换;对振源较低的部分效果不明显;易老化,寿命短等缺点[5]。钢弹浮置板比橡胶浮置板的隔振效果更好、固有频率更低、使用寿命更长,更方便维修,可以滿足不同区域和施工进度的要求,在各大城市轨道交通减振降噪工作中被采用。
  3 结语
  综上所述,随着城市建设脚步的加快,城市轨道交通业的蓬勃发展,城市轨道交通减振降噪问题也日渐突出,为了人民更好的生活、工作,就一定要解决城市轨道交通中存在的振动和噪声问题。该文在分析当前我国城市轨道交通形势的基础上,进一步深入分析了有关的法律规定,通过对钢轨类减振措施、扣件类减振措施、轨枕类减振措施和道床类减振措施构成原理、基本性能和优点缺点的比较研究,对城市轨道交通的工程措施有了一个新的理解。希望该文的论述能为城市轨道交通减振降噪工程做出贡献。

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