高速铁路隔振沟隔振效果的现场测试与分析

　　引　言

　　列车运行引起的振动对沿线居民生活和工作环境产生的影响,已经引起了公众的普遍关注,国际上将其列为七大环境公害之一[1]。因此,在发展高速铁路的同时,对列车运行引起的环境振动的控制研究具有重要意义,隔振沟就是一种简单有效的方法。隔振沟是在轨道交通线路附近开设沟槽,切断振动的传播路径或者使振动绕过沟槽后改变性质,从而降低沟后土体或建筑物的振动响应(文献[1])。高广运等[2]通过三维薄层半空间格林函数边界元法对上软下硬及上硬下软地基的三维空沟隔振进行了分析,结果表明空沟屏障隔振可以取得一定的隔振效果。侯德军等[3]用ANSYS软件对隔振沟的深度、宽度及隔振沟位置进行了分析,得出隔振沟的深度是影响减振效果的主要因素。刘奉喜等[4]用ANSYS软件研究了在多年冻土地区铁路两侧设置隔振沟的隔振效果,发现在离路基3 m处设置隔振沟的减振效果最好。罗锟等[5]用ANSYS软件对梯形、倒梯形、三角型、倒三角形等新型隔振沟的隔振效果进行分析,并和传统型隔振沟进行了对比,结果显示新型隔振沟的隔振效果优于传统型隔振沟,并认为可以通过改变隔振沟的形状来增强隔振效果。赵荣欣等[6]分别建立了空沟以及泡沫塑料、粉煤灰、钢、混凝土4种充填式隔振沟的有限元模型,分析它们的隔振效果,得到结论:空沟的隔振效果最好,泡沫塑料充填式隔振沟其次。Yao等[7]通过建立车辆-轨道-土体-隔振沟-建筑物的三维有限元模型,分析隔振沟对铁路沿线建筑物的隔振效果,发现有隔振沟时建筑物的振动远小于无隔振沟时,隔振沟越深、离建筑物越近,隔振效果越好,而隔振沟的宽度和长度对隔振效果影响不大。Takemiya H[8]在铁路附近挖了条隔振沟,分别测试了空沟、单双排隔振墙、蜂窝状阻波障WIB的隔振效果,结果表明蜂窝状阻波障WIB的隔振效果最好。

　　尽管目前对隔振沟的研究很多,但研究的主要手段是数值模拟结合理论分析,即使对隔振沟效果进行现场实测,也基本上是为研究隔振沟的性能参数而临时挖的,笔者尚未见到利用现成隔振沟进行现场测试方面的文章,也很少有铁路两侧专门修建隔振沟,科研成果很少被用于实际工程中。究其原因可能有二:一是列车运行引起的振动相对于地震等荷载较轻,一般不会对建筑物造成严重破坏,也不会造成重大人员伤亡、财产损失,引起的重视度不够;修建隔振沟需耗费一定量的人力、物力和财力,而且建成后还需设置支撑构架以保持其稳定性(文献[1])。二是在城市中挖一条隔振沟既不安全又不美观,而且会影响交通,而较为偏远的农村则因地广人稀,设置隔振沟的必要性也不大。但农村的建筑多为砖石和水泥砌筑而成,用料不好且房龄较老,故抗振性能较差。陈斌等[9]就发现了南京市闫加边村铁路线附近的房屋因长期受列车荷载振动而发生墙体开裂的现象,甚至部分老房子已因振动过于强烈而倒塌,所以解决农村地区建筑的隔振问题相对于城市来说更为重要。