一种环境振动源强预测随机可靠度分析方法

来源：振动与冲击杂志2024年第6期北京时间：

作者：张校恺，韦凯

单位：西南交通大学土木工程学院，成都610031

摘要：不同线路之间工程条件的差异导致18导则半经验模型环境振动源强预测准确度较低，致使后续减振工作浪费大量时间、经济成本。为了提高预测准确度，实现环境振动敏感点的精准筛选，节约减振成本。建立了可以反映隧道壁振动的车辆-轨道-盾构隧道耦合振动模型，基于蒙特卡洛（Monte Carlo,MC）法提出了一种环境振动源强预测随机可靠度分析方法，以半经验模型中的三个修正项CW、CR及CT为例，分析了导致修正项预测准确度具有随机不确定性的主要因素并提出了相应的标准化管理建议。主要研究结论如下：所建模型具有较高的计算效率和计算精度，单个工况计算时间为90s，可弥补MC法耗时的缺点，时域幅值误差在12%以内，源强误差在1dB以内；同种扣件不同弹性垫板之间非线性载频变刚度的差异是导致CW准确度具有随机不确定性的一个重要原因，该因素会导致源强预测存在-1~+3dB的误差；不同线路之间钢轨磨耗等级的差异是导致CR准确度具有随机不确定性的一个重要原因，该因素会导致源强预测存在-3~+3dB的误差；不同中硬土之间弹性模量的差异过大是导致CT准确度具有随机不确定性的一个重要原因，土体剪切波速在250~375m/s之间时CT的准确度较高，在375~500m/s之间时，CT的准确性较低，预测误差可达3dB；同时考虑多个修正项带来的误差时，源强预测误差范围可达-4~+9dB，设计时极有可能采取不符合断面实际要求的减振措施，从而浪费大量减振成本，因此建议严格控制扣件弹性垫板非线性载频变刚度、钢轨磨耗等级等因素的随机性，并以剪切波速375m/s为界将中硬土划为两类并给出相应的修正项。

关键词：城市轨道交通;车辆—轨道耦合动力学;环境振动;随机振动