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娱乐天地app下载:城市轨道阻尼对建筑材料的负面影响

时间:2022-09-22 16:36:48 作者:娱乐天地 点击:


自然环境阻尼会负面影响建筑材料、电子设备的恒定组织工作,引发高度计不许,即使引致电子设备交通事故等。对这类精确度很高的电子设备,如显微镜,50dB下列的阻尼就可能将引致负面影响。图1是150000放大率的显微镜在阻尼自然环境下图像受到负面影响的增益和增益覆盖范围。现阶段,城市轨道阻尼对建筑材料电子设备的负面影响已正式成为两个全球性痛点。建筑材料,特别是这类碳纳米管超高精度电子显微镜对自然环境的环境温度、相对湿度、阻尼、电场明确要求很高,任何人细微的阻尼将有可能将引致光学的模糊不清。图2为建筑材料在无阻尼和有阻尼自然环境下的光学较为。

图1 阻尼负面影响的增益覆盖范围

图2 在基本上无阻尼(左)和阻尼阻碍(右)情形下科学仪器光学情形

总体而言,阻尼对建筑材料和电子设备的负面影响主要就有下列两个各方面:

1. 阻尼对建筑材料的负面影响

  • 负面影响科学仪器仪表的恒定运行,阻尼过大时会使科学仪器仪表受到损害和破坏。

  • 负面影响对科学仪器仪表的刻度阅读的准确性和阅读速度,即使根本无法高度计。

  • 对这类高精度和灵敏的电器,如灵敏继电器,阻尼能使其自保持触头断开,从而引发主电路断路等连锁反应,引致机器停转等重大交通事故。

2. 阻尼对高精度机电电子设备的负面影响

  • 阻尼会负面影响高精度电子设备的恒定运行,使机械电子设备本身疲劳和磨损,降低机械电子设备的使用寿命,即使使机械电子设备中的构件发生刚度和强度破坏、这类零件产生变形或断裂,从而引致重大电子设备交通事故和人身交通事故。

  • 对高精度机械加工机床,阻尼会使工件的加工面粗糙度和精度下降,并且还会降低刀具的使用寿命。

国外案例概况

在国外,尽管有关建筑材料阻尼标准及被动隔振的研究开展得较早,但专门针对交通阻尼对建筑材料负面影响的案例很少。较为著名的两个例子是,西雅图海湾运输局轻轨线 (LRT) 穿越华盛顿大学既有物理天文楼和规划的生命科学楼等一系列科研建筑的潜在微阻尼负面影响问题。

该轻轨线采用盾构隧道通过的型式,盾构线间距27.4m,线路距离华盛顿大学既有的物理及天文楼和规划的生命科学III号楼分别为128.0m和27.4m。其中在物理及天文楼西侧路段规划修建Pacific大街站,车站采用双圆大盾构,盾构外径约11.3m,埋深53.3m;规划生命科学III楼西侧为常规盾构区间隧道,盾构外径6.4m,埋深45.7m(图3)。

物理及天文实验楼内的建筑材料主要就对6.3Hz内低频有较高明确要求。为了预测线路通车后的阻尼负面影响,研究人员基于对既有波特兰轻轨的现场测试类比分析,预计西雅图轻轨阻尼不会对物理天文楼内科学仪器产生负面影响。通过对物理与天文楼实验室内进行连续阻尼检测,观察到当室外交通和活动最小时,自然环境阻尼在0.1-1.5Hz覆盖范围内约为1.34μm,而通过有限差分软件计算预测的最不利轻轨负面影响为0.048~1.32μm,小于现况最小自然环境阻尼水平。同时,还有限差分计算的生命科学III楼轻轨阻尼预测负面影响为1.58~7.26μm,大于自然环境阻尼;并分析得到在距离隧道中心线152m以外的阻尼位移会小于现况背景自然环境阻尼。

图3 区间盾构与车站盾构断面及埋深示意图

由于华盛顿大学明确要求:由列车引发的阻尼要小于等于现行的自然环境阻尼水平,并且只接受振源减振。如图4所示,规划线路已经调整远离了物理天文楼和生命科学楼,并设计采用如下减振措施:

  • 车速从30~55km/h降为30km/h;

  • 采用配备普通直接固定式扣件的双带状支承浮置板轨道,自振增益设计为12~16Hz,扣件刚度14kN/mm;

  • 在华盛顿大学车站南侧双向交叉处施作可移动的点辙叉。通过采用经验预测法:不采取减振措施时,校园内15处敏感建筑阻尼超标;采用减振措施后,超标的实验楼由15处降为5处(图4中紫色标注,编号为5、9、16、19、20,与新规划线路位置关系见表1)。在其余初步满足阻尼明确要求的建筑中,距离线路最近的1号楼新电子工程楼,水平距离为103m、隧道埋深37.8m。从这组数据可以看出,要单纯通过振源减振来满足高建筑材料的阻尼明确要求,对隧道埋深和水平距离都提出了很高的明确要求。在密集的大城市中,如果仅从调整振源与敏感目标位置关系和振源减振两各方面来降低敏感度,则有可能将对线路位置做出大的调整,从而失去吸引客流的意义。因而解决地铁阻尼与建筑材料的矛盾,有时是需要采取多种减隔振措施的,这也是研究难点所在。

图4 新规划线(紫色)与原规划线(黑色)较为

表1 阻尼超标建筑与规划线路位置关系

图5是美国另两个案例:图中紫色轻轨线路规划从马里兰大学中穿越,校园中部分建筑内安置有对阻尼明确要求很高的NIST-A级建筑材料,图中红色斜线所示区域为预测得到的以该级别科学仪器为研究对象会受到阻尼负面影响的区域。现阶段,针对这一案例的解决方案仍在研究与协商中。

图5 轻轨穿越美国马里兰大学阻尼对建筑材料负面影响

2008年,为评价都柏林北线地铁 (Dublin metro north) 未来通车后阻尼对沿线若干带有建筑材料的医院的负面影响,咨询单位对沿线Mater私人医院、Mater成人医院、Rotunda医院室内进行了现况自然环境阻尼测试(图6)。其中,Mater私人医院提出医院绝大部分建筑材料的阻尼明确要求限值近似为VC曲线中的VC-C级。相关预测分析和减隔振措施还在进一步研究中。

左:显微镜;右:安装有Integra800天平的生物化学实验室

左:Thinprep显像系统;右:MRI科学仪器附近的混凝土底板

图6 为研究都柏林地铁北线而展开的既有自然环境阻尼测试

国内案例概况

1999年初,台湾高铁开工动土,但由于高铁引发的阻尼会对台南科技园区内众多厂商的建筑材料引致负面影响,使得华邦、硅统等多家厂商相继撤资或考虑撤资。科技园区中现能查到的科学仪器标准以晶圆厂中0.25μm和0.18μm的组织工作平台为代表,他们对阻尼的明确要求分别为通用阻尼标准的VC-D级和VC-E级。为了解决高铁阻尼问题,研究人员考虑了各项减隔振措施,包括:基础加劲构造、设计弹性减振墙(图7)、填充式隔振沟(图8)、蜂窝式波阻块(图9)等。对中标的方案现场测试结果显示,减振措施可以达到预期效果。

图7 桥墩下方基础加劲方案(左)及弹性减振墙方案(右)示意图

图8 挖沟回填软质材料方案示意图

图9 蜂窝式波阻块方案示意图

大陆地区早在1955年,由于京张铁路位于清华大学校园同侧,列车运行产生的阻尼严重负面影响了学校实验室建筑材料的恒定组织工作,致使许多重要试验无法顺利进行,后经有关部门共同协商后决定将京山铁路向东迁移了800m,避开了清华校园。

重庆菜园坝长江大桥工程南城隧道穿越电子部某研究所,是两个公路交通对科学仪器负面影响的案例。该公路隧道双洞四车道,隧道长2*1025m,设计车速60km/h。隧道埋深30.78~15.67m,隧道顶板距离科学仪器车间直线距离最小只有28.64m。其中,研究所建筑材料明确要求为:最大位移<5μm,属于对微阻尼明确要求较低的科学仪器。通过采用类似条件既有隧道附近现场测试方法,测试结果介于0.07~0.42μm之间,均小于5μm明确要求。

城市轨道与路面公交车流共同作用下,阻尼对科学仪器负面影响的问题较为复杂。在北京,集中了众多科研单位,随着城市城市轨道的修建,因此产生的矛盾也愈加明显。其中,最著名的两个案例当属北京地铁4号线对临近的北京大学物理实验基地的负面影响。自2004年9月起,由北京交通大学、北京市政设计院、北京城建设计院、北京地铁科研所、隔而固公司以及比利时天主教鲁汶大学组成的课题组,对该问题进行了一系列创新性的组织工作,客观上大大推动了地铁阻尼对建筑材料负面影响领域的研究发展。此外,类似案例还有北京地铁8号线规划经过数家安置有重要科学仪器电子设备的科研单位,地铁14号线规划穿越首都医科大学实验楼,北京地铁15号线规划穿越清华大学校园,北京地铁3号线规划绕行北京大学西侧,北京地铁10号线近距离经过中国空间技术研究院等单位。

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