Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Thiết kế tầng hầm để giảm rung cho các tòa nhà cao tầng dưới tác động của hoạt động metro
Tóm tắt
Rung động do hoạt động của metro trên tuyến đường ngầm được truyền đến các tòa nhà phía trên, điều này ảnh hưởng xấu đến cuộc sống và công việc bình thường của con người trong tòa nhà. Để nghiên cứu vấn đề này, dựa trên lý thuyết rung động của tấm và vỏ, một mô hình tấm-cột-tấm được thiết lập để phân tích ảnh hưởng của độ dày tấm, mô đun đàn hồi của tấm và sự sắp xếp cột đến rung động trong cơ chế. Dựa trên một vấn đề kỹ thuật thực tiễn, hai mô hình được xây dựng, đó là mô hình động lực học kết hợp tàu - ray và mô hình khối tường-lòng đất - đất-nơi ở, tải lực kẹp từ mô hình động lực học kết hợp tàu - ray lên nền ray monolithic, rung động lan truyền đến tòa nhà cao tầng thông qua sự kết hợp đất-nơi ở. Thử nghiệm thực địa được thực hiện để xác minh tính khả thi của mô hình số. Trên cơ sở đó, luật rung động của tòa nhà dưới các điều kiện khác nhau về độ dày sàn hầm, vật liệu sàn hầm và sự sắp xếp của các cột hỗ trợ không thường xuyên được nghiên cứu. Kết quả cho thấy việc thay đổi các tham số thiết kế tầng hầm có ảnh hưởng khác nhau. Mức rung Z của sàn tòa nhà giảm khi tăng độ dày sàn hầm. Độ dày sàn hầm tăng thêm 0,02 m, mức rung Z của sàn giảm tối đa từ 1,4–2,2 dB. Mô đun đàn hồi giảm dẫn đến sự giảm nhẹ mức rung Z của tòa nhà, sự thay đổi nhỏ hơn 1 dB. Mà không thay đổi sự sắp xếp của các cột chịu lực của tầng hầm, việc giảm các cột cấu trúc không thường xuyên làm giảm đáng kể mức rung Z, với độ suy giảm lên đến 5,1 dB.
Từ khóa
#rung động #thiết kế tầng hầm #tòa nhà cao tầng #metro #mô hình động lực học #mô đun đàn hồi #cột chịu lựcTài liệu tham khảo
Cao ZY (1989) Vibration theory of plates and shells. Beijing: China Railway Publishing House (in Chinese)
Cao Z, Guo T, Zhang Z, Li A (2018) Measurement and analysis of vibrations in a residential building constructed on an elevated metro depot. Measurement 125:394–405, DOI: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2018.05.010
Chao Z, Wang Y, Moore JA (2016) Train-induced field vibration measurements of ground and over-track buildings. Science of the Total Environment 2016:575(jan.1):1339–1351, DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.09.216
Feng SJ, Dong GW, Zhang XL (2018) In-situ Measurement of Metro-Induced Building Vibrations over a Metro Station
Gao M, Xu X, Chen QS, Wang Y (2020) Reduction of metro vibrations by honeycomb columns under the ballast: Field experiments. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 129(Feb.):105913.1–105913.6, DOI: https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2019.105913
Guo T, Cao Z, Zhang Z, Li A (2018) Numerical simulation of floor vibrations of a metro depot under moving subway trains. Journal of Vibration and Control 24(18), DOI: https://doi.org/10.1177/1077546317724322
Han HD, Wu XN (2013) A survey on artificial boundary method. Science China Mathematics 56(12):2439–2488, DOI: https://doi.org/CNKI:SUN:JAXG.0.2013-12-003
Heidary R, Esmaeili M, Nik MG (2021) Effects of train operational parameters on ground-borne vibrations induced by twin metro tunnels. International Journal of Rail Transportation, DOI: https://doi.org/10.1080/23248378.2020.1749901
Jiang B, Ma M, Liu M, Liu W, Li T (2019) Experimental study of the vibration characteristics of the floating slab track in metro turnout zones. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part F Journal of Rail and Rapid Transit, DOI: https://doi.org/10.1177/0954409719826824
Li M, Ma M, Cao Z, Xia Q, Liu W (2021) Dynamic response analysis of train-induced vibration impact on the Probhutaratna pagoda in Beijing. Earthquake Engineering and Engineering Vibration 20(1): 223–243, DOI: https://doi.org/10.1007/S11803-021-2016-9
Liu SW (2020) Measurement and analysis of vibration and noise in the ambient environment of metro. Measurement 163:107998, DOI: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2020.107998
Liu WN, Ma M (2014) Prediction, assessment and control of vibration environmental impact of subway trains. Beijing: Science Press (in Chinese)
Ma M, Cao Y, Sun X (2017) Prediction of metro train-induced vibrations on a historic building: The Case of the Round City and Chengguang Hall in Beijing. International Congress & Exhibition, Sustainable Civil Infrastructures: Innovative Infrastructure Geotechnology. Springer, Cham, DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-61627-8_10
Ma M, Jiang B, Liu WN, Liu K (2020a) Control of metro train-induced vibrations in a laboratory using periodic piles. Sustainability 12(14), DOI: https://doi.org/10.3390/su12145871
Ma M, Valéri M, Liu WN (2011) Metro train-induced vibrations on historic buildings in chengdu, china. Journal of Zhejiang University-Science A, DOI: https://doi.org/10.1631/jzus.A1100088
Ma M, Xu L, Du L, Wu Z, Tan X (2020b) Prediction of building vibration induced by metro trains running in a curved tunnel. Journal of Vibration and Control 27(2):107754632093091, DOI: https://doi.org/10.1177/1077546320930910
Pan P, Shen SD, Shen ZY, Gong RH (2018) Experimental investigation on the effectiveness of laminated rubber bearings to isolate metro generated vibration. Measurement 122(2018):554–562, DOI: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2017.07.019
Qian CY, Liu WN, Deng GH (2016) Study of the train-induced vibration impact on a historic bell tower above two spatially overlapping metro lines. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 81(Feb.): 58–74, DOI: https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2015.11.007
Qiu J, Qin Y, Feng Z, Wang L, Wang K (2020) Safety risks and protection measures for city wall during construction and operation of xi’an metro. Journal of Performance of Constructed Facilities 34(2): 04020003, DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)CF.1943-5509.0001374
Sadeghi J, Esmaeili MH, Journal LA (2018) Effectiveness of track stiffness reduction in attenuation of metro induced vibrations received by historical buildings. Latin American Journal of Solids and Structures 15(11), DOI: https://doi.org/10.1590/1679-78255252
Severino A, Wahrhaftig AM, Tiutkin O, Gubashova V, Neduzha L (2022) Effective jet-grouting application for improving the state of deformation of landmarks. Buildings 12(3):368, DOI: https://doi.org/10.3390/BUILDINGS12030368
Sheng T, Bian XC, Xiao C, Chen Y, Li Y (2021) Experimental study on a geosynthetics isolator for the base vibration isolation of buildings neighboring metro transportation. Geotextiles and Geomembranes 49(4):1066–1078, DOI: https://doi.org/10.1016/j.geotexmem.2021.03.001
Shih, JY, Thompson DJ, Zervos A (2016) The effect of boundary conditions, model size and damping models in the finite element modelling of a moving load on a track/ground system. Soil Dynamics & Earthquake Engineering 89:12–27, DOI: https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2016.07.004
Sun K, Zhang W, Ding H, Kim RE, Spencer BF (2016) Embedding human annoyance rate models in wireless smart sensors for assessing the influence of subway train-induced ambient vibration. Smart Materials and Structures 25(10):105023, DOI: https://doi.org/10.1088/0964-1726/25/10/105023
Wahrhaftig AM (2020) Time-dependent analysis of slender, tapered reinforced concrete columns. Steel and Composite Structures 36(2): 229–247, DOI: https://doi.org/10.12989/scs.2020.36.2.229
Wahrhaftig AM, Dantas JDL, Brasil RMLR, Kloda L (2022) Control of the vibration of simply supported beams using springs with proportional stiffness to the axially applied force. Journal of Vibration Engineering and Technologies, DOI: https://doi.org/10.1007/S42417-022-00502-2
Wang KY, Liu PF, Zhai WM, Huang C, Chen ZG, Gao JM (2015) Wheel/rail dynamic interaction due to excitation of rail corrugation in high-speed railway. Science China Technological Sciences 58(2):226–235, DOI: https://doi.org/10.1007/s11431-014-5633-y
Zaki N, Metwally KG, Khalil AA (2020) Influence of rubber pads on vibration levels and structural behavior of subway tunnels. Journal of Low Frequency Noise Vibration and Active Control, DOI: https://doi.org/10.1177/1461348420972831
Zhai WM (2020) Vehicle-track coupled dynamics. Beijing: Science Press (in Chinese)
Zhu S, Yang J, Cai C, Pan Z, Zhai W (2017) Application of dynamic vibration absorbers in designing a vibration isolation track at low-frequency domain. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part F Journal of Rail and Rapid Transit 231(5):546–557, DOI: https://doi.org/10.1177/0954409716671549