物理性污染控制 第三章 振動污染及其控制課件

第三章

振動污染及其控制1a第三章

振動污染及其控制1a第三章振動污染及其控制第一節(jié)概述

第二節(jié)振動基礎

第三節(jié)振動的評價與標準

第四節(jié)振動控制技術

第五節(jié)減振材料與裝置及其應用

2a第三章振動污染及其控制第一節(jié)概述

第二節(jié)振動基礎二、振動污染源

三、振動的影響●●一、振動與振動污染●第一節(jié)概述3a二、振動污染源三、振動的影響●●一、振動與振動污染●第一一、振動與振動污染●（一）振動

（二）振動污染

4a一、振動與振動污染●（一）振動（二）振動污染定義：（1）當一個物體處于周期性往復運動的狀態(tài)，即可說物體在振動。（2）任何一個可以用時間的周期函數來描述的物理量，都稱之為振動。（一）振動

5a定義：（一）振動5a

振動現象物理現象：聲、光、熱等物理現象都包含振動；生命和生活：心臟搏動、耳膜和聲帶的振動是人體的基本功能。工程技術領域：橋梁和建筑物在陣風或地震激勵下的振動飛機和船舶在航行中的振動，機床和刀具在加工時的振動，各種動力機械的振動，控制系統(tǒng)中的自激振動等。6a振動現象物理現象：聲、光、熱等物理現象都包含振動；橋梁和建振動污染：

振動超過一定的界限,從而對人體的健康和設施產生損害,對人的生活和工作環(huán)境形成干擾,或使機器、設備和儀表不能正常工作。（二）振動污染

7a振動污染：（二）振動污染7a振動污染的特點

1.主觀性：是一種危害人體健康的感覺公害。

局部性：僅涉及振動源鄰近的地區(qū)。

瞬時性：是瞬時性能量污染，在環(huán)境中無殘余污染物，不積累。振源停止，污染即消失。3.2.8a振動污染的特點1.主觀性：是一種危害人體健康的感覺公害。振動污染源

（一）工廠振動源（二）工程振動源

（三）道路交通振動源

（四）低頻空氣振動源

自然振源

人為振源

地震、火山爆發(fā)等自然現象。自然振動帶來的災害難以避免，只能加強預報減少損失。

二、振動污染源

●9a振動（一）工廠振動源自然振源人為振源自然振動察隅地震，整個村莊被拋起火山爆發(fā)10a自然振動察隅地震，整個村莊被拋起火山爆發(fā)10a工業(yè)振動源：旋轉機械、往復機械、傳動軸系、管道振動等，如鍛壓、鑄造、切削、風動、破碎、球磨以及動力等機械和各種輸氣、液、粉的管道。特征參數：常見工廠振源附近面上加速度級：80～140dB；振級：60～100dB；峰值頻率：10～125Hz。（一）工廠振動源11a工業(yè)振動源：旋轉機械、往復機械、傳動軸系、管道振動等，如鍛壓工程振動源：工程施工現場的振動源主要是打樁機、打夯機、水泥攪拌機、輾壓設備、爆破作業(yè)以及各種大型運輸機車等。

特征參數：常見工程振源附近振級：60～100dB。（二）工程振動源12a工程振動源：工程施工現場的振動源主要是打樁機、打夯機、水泥攪

鐵路振源：頻率：一般在20～80Hz范圍內；離鐵軌30m處的振動加速度級范圍85～100dB，振動級范圍75～90dB內。（三）道路交通振動源

公路振源：頻率：一般在2～160Hz范圍內，其中以5～63Hz的頻率成分較為集中；

振級：多在65～90dB范圍內。13a鐵路振源：（三）道路交通振動源公路振源：13a

低頻空氣振動是指人耳可聽見的100Hz左右的低頻如玻璃窗、門產生的人耳難以聽見的低頻空氣振動。這種振動多發(fā)生在工廠。（四）低頻空氣振動源14a低頻空氣振動是指人耳可聽見的100Hz左右的低頻（四）低頻固定式單個振動源如，一臺沖床或一臺水泵等

振動污染源

按形式分為

集合振動源如，廠界環(huán)境振動，建筑施工場界環(huán)境振動

15a固定式單個振動源振動污染源集合振動源15aNo動態(tài)特征定義示例1穩(wěn)態(tài)振動觀測時間內振級變化不大的環(huán)境振動往復運動機械，如空壓機、柴油機等；旋轉機械類，如發(fā)電機、發(fā)動機通風機等2沖擊振動具有突發(fā)性振級變化的環(huán)境振動建筑施工機械，如打樁機等；鍛壓機械，如沖床，紡錘等3無規(guī)則振動未來任何時刻不能預先確定振級的環(huán)境振動道路交通振動、居民生活振動。如房屋施工，室內運動等4鐵路振動列車行駛帶來的軌道兩側30m外的環(huán)境振動鐵路機車的運行按振動源的動態(tài)特征又可分成表3-1所示的四類。

表3-1環(huán)境振動污染源動態(tài)特征

16aNo動態(tài)特征定義示例觀測時間內振級變化不大的環(huán)境振三、振動的影響●（一）振動對生理的影響

（二）振動對心理的影響

（三）振動對工作效率的影響

（四）振動對構筑物的影響

17a三、振動的影響●（一）振動對生理的影響（二）振動對心理的振動的生理影響主要是損傷人的機體，引起循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、神經系統(tǒng)、代謝系統(tǒng)、感官的各種病癥，損傷腦、肺、心、消化器官、肝、腎、脊髓、關節(jié)等（一）振動對生理的影響

18a振動的生理影響主要是損傷人的機體，引起循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消振動對睡眠的影響試驗圖3-1由鍛錘振動負荷引起的覺醒率

睡眠深度1度（淺睡眠）：振動級60dB無影響，69dB以上則全部覺醒；深度2度（中度睡眠）：60～65dB無影響，79dB全部覺醒；因2度睡眠占8小時睡眠時間的一半以上，故影響這種睡眠的振動級最令人厭煩；睡眠深度3度（深睡眠）:74dB以上方會覺醒，覺醒幾率很低；睡眠深度REM(異相睡眠，指睡眠多夢期):振動影響介于深度2度和3度之間。19a振動對睡眠的影響試驗圖3-1由鍛錘振動負荷引起的覺醒率人們在感受到振動時，心理上會產生不愉快、煩躁、不可忍受等各種反應。除振動感受器官感受到振動外，有時也會看到電燈搖動或水面晃動，聽到門、窗發(fā)出的聲響，從而判斷房屋在振動。人對振動的感受很復雜，往往是包括若干其他感受在內的綜合性感受。

（二）振動對心理的影響

20a人們在感受到振動時，心理上會產生不愉快、煩躁、不可忍受等各種振動引起人體的生理和心理變化，導致工作效率降低。振動可使視力減退，用眼工作時所花費的時間加長。振動使人反應滯后，妨礙肌肉運動，影響語言交談，復雜工作的錯誤率上升等。（三）振動對工作效率的影響

21a振動引起人體的生理和心理變化，導致工作效率降低。（三）振動對振動通過地基傳遞到構筑物，導致構筑物破壞。如，基礎和墻壁龜裂、墻皮剝落，地基變形、下沉，門窗翹曲變形，構筑物坍塌，影響程度取決于振動的頻率和強度。由于共振的放大作用，其放大倍數可由數倍至數十倍，因此帶來了更嚴重的振動破壞和危害。（四）振動對構筑物的影響

22a振動通過地基傳遞到構筑物，導致構筑物破壞。如，基礎和墻壁龜裂一、振動的基本物理量

●二、振動的性質

三、簡諧振動系統(tǒng)四、波動的產生與傳播●●●第二節(jié)振動基礎23a一、振動的基本物理量●二、振動的性質三、簡諧振動系統(tǒng)四位移頻率周期加速度速度基本物理量一、振動的基本物理量

●24a位移頻率周期加速度速度基本物理量一、振動的基本物理量●24定義：某個運動量（位移、速度或加速度）按時間的正弦或余弦規(guī)律變化的振動。（x0為振幅、ω為角頻率）（3-3）簡諧振動是最簡單的周期振動。若正弦振動，則

（3-1）

位移（3-2）

速度

加速度25a定義：某個運動量（位移、速度或加速度）（x0為振幅、ω為角

簡諧振動（正弦）的相位關系

圖3-2位移、速度、加速度的相位關系位移、速度和加速度的相位關系如圖所示，相位差為π/2，則位移和加速度相位相反。26a簡諧振動（正弦）的相位關系圖3-2位移、速度、

（一）正弦波振動

（二）復合正弦波振動

（三）沖擊波振動二、振動的性質

●27a（一）正弦波振動（二）復合正弦波振動（三）沖擊波振動二

（一）正弦波振動如圖，正弦波最大振幅為A，周期為T，頻率為f，角速度ω=2πf＝2π/T，以時間t為橫坐標,則瞬間振動振幅可表示為（3-4）

若以距離x為橫坐標,則瞬間振動振幅可表示為

（3-5）

圖3-3正弦波

28a（一）正弦波振動如圖，正弦波最大振幅為A，周期為T，頻率為

（二）復合正弦波振動

圖3-4正弦波的合成（基波和3次諧波的相位影響）

振動頻率相同的正弦波合成后仍是以相同頻率振動的簡諧振動。定義：兩個以上正弦波疊加后形成的新波稱為復合正弦波。在基波上含有3次諧波(基波的3

倍頻波)的波形。相對于基波分別相差90o相位。隨著波形移動，其峰值(復合波的振幅)也隨之變化。這種復合波仍是周期波形。29a（二）復合正弦波振動圖3-4正弦波的合成振動頻沖擊：指給予系統(tǒng)的激勵。與該系統(tǒng)的固有振動周期相比，這種激勵能在很短時間內終結；實際發(fā)生的沖擊波振動時間往往并不很短，而是經過數個周期的衰減振動形式的過渡激勵。

（三）沖擊波振動沖擊性振動：沖壓、錘鍛之類的物體碰撞、下落運動產生的振動。往往為公害振動！30a沖擊：指給予系統(tǒng)的激勵。（三）沖擊波振動沖擊性振動：沖壓、沖擊波示例

圖3-6沖擊波及其頻譜示意圖圖(a)是典型的單一矩形沖擊波振幅A、持續(xù)時間T，顯示從低頻到高頻具有均一頻譜的沖擊力。

圖(b)的正弦波半周期激勵是近似實際的沖擊波譜圖。是物體具有彈性所致結果。31a沖擊波示例圖3-6沖擊波及其頻譜示意圖圖(a)是

（一）自由振動

（二）受迫振動

（三）振動體與共振三、簡諧振動系統(tǒng)●32a（一）自由振動（二）受迫振動（三）振動體與共振三、簡諧

（一）自由振動：無外力作用的振動1.無阻尼自由振動2.有阻尼自由振動圖3-8彈簧自由振動示意圖

在彈性系數為k的彈簧上

加一質量m，使其產生位

移后輕輕放開，則彈簧

作無阻尼自由振動。

實際振動系統(tǒng)有彈簧內摩

擦、滑動摩擦、空氣或水

的阻力等各種阻尼作用，

是有阻尼自由振動。

33a（一）自由振動：無外力作用的振動1.無阻尼自由振動2.有阻

（二）受迫振動：在外力反復作用下的振動1.無阻尼受迫振動2.有阻尼受迫振動圖3-11受迫振動

34a（二）受迫振動：在外力反復作用下的振動1.無阻尼受迫振動2

（三）振動體與共振1.固有頻率

共振發(fā)生的頻率共振烈度的表示振動體與共振頻率4.3.2.35a（三）振動體與共振1.固有頻率共振發(fā)生的頻率共振烈度的表1.固有頻率（也稱共振頻率）

公害振動發(fā)生的主頻率范圍大約為1～100Hz。長跨度橋、天線、電纜、建筑物等的固有頻率在此范圍。設備安裝在房屋地板（樓板）上時，為了防止建筑物產生共振響應，需要對建筑物各構件各自的固有頻率進行估算。

單自由度振動系的固有頻率與質量、勁度常數及衰減系數相關。激振力的頻率與機械或構筑物的固有頻率一致時，就會發(fā)生共振。36a1.固有頻率（也稱共振頻率）公害振動發(fā)生的主頻率范圍大約為2.共振發(fā)生的頻率即阻尼比=0，頻率比=1時，呈共振狀態(tài)

理論上振幅為無窮大。無阻尼

阻尼比＞0時，隨增大，最大位移振幅逐漸減小。最大振幅產生的頻率比為最大振幅產生的頻率為有阻尼

（3-31）

（3-33）

37a2.共振發(fā)生的頻率即阻尼比=0，頻率比3.共振烈度的表示（3-35）共振烈度：振動產生的最大位移振幅。通常的振動多是＜＜1，則最大振幅倍率近似為

共振烈度的強度：

（3-36）意義：表示共振點處振幅擴大為靜態(tài)位移的倍數例，若Q為10，則共振點處的振幅擴大為靜態(tài)位移的10倍。38a3.共振烈度的表示（3-35）共振烈度：振動產生的最大位移振4.振動體與共振頻率橋梁、天線、各類機械及構件等大多為棒狀振動體。設棒狀體(圓形、方形、矩形板條)材料密度為ρ，彈性模量為E，長度為l，振動體的共振頻率為基頻的整倍數n＝1，2，3……，則縱向共振頻率

（3-37）橫向共振頻率

式中，——與棒橫截面半徑或厚度成正比的量。（3-38）39a4.振動體與共振頻率橋梁、天線、各類機械及構件等大多為棒狀振

（一）波動的產生

（二）共振引起的擴大

（三）振動波的種類與形態(tài)

（四）波動沿地面的傳遞特性四、波動的產生與傳播●40a（一）波動的產生（二）共振引起的擴大（三）振動波的種類波動產生的機理：激振力的作用。由往復、旋轉之類周期性運動產生的激振力直接作用于媒介物，就會發(fā)生振動。振動往往以波動的的形式遷移，或將周期性作用力施加到其它部件或基座上，形成振源。典型的振源：壓縮機、破碎機、自動織布機、各種風鉆、振動輸送機等。

（一）波動的產生41a波動產生的機理：激振力的作用。（一）波動的產生41a共振現象的主要形式有4種

（二）共振引起的擴大（1）包括基礎在內的機器質量和支承基礎的支承彈簧引發(fā)的力的傳遞即為共振。（2）波動傳遞過程中，可能發(fā)生因地質構造引起地基共振的現象。3）從受振（即受損方）還須考慮與振源同樣的機械或建筑及其支承引起的共振。（4）當機械或建筑的部分或部件的固有頻率與傳遞來的激振力頻率一致時，就會強烈共振。42a共振現象的主要形式有4種（二）共振引起的擴大（1）包括基礎

（三）振動波的種類與形態(tài)縱波（壓縮波或疏密波）:傳播速度快，在振源觀測時總是先到達觀測點，故也稱為一次波（PrimaryWave，略作P波）縱波傳播以媒介體體積伸長或壓縮的形式變化，質點沿波的行進方向作前后運動。

橫波（剪切波）:又稱二次波（SecondaryWave，略作S波）橫波中質點運動與波的傳播方向垂直，媒介體體積不發(fā)生變化。實體波（BodyWave）瑞利波（RayleighWave）：最具代表性的表面波，在公害振動中起重要貢獻。質點運動與波的傳播方向垂直

表面波（SurfaceWave）樂甫波(Lovewave)：在不同固體表面層內發(fā)生的表面波。質點運動與波傳播方向垂直且水平移動。

圖3-14振動波的種類與形態(tài)

43a（三）振動波的種類與形態(tài)縱波（壓縮波或疏密波）:傳播速度快

（三）振動波的種類與形態(tài)在流體場中必須考慮媒介體的體積彈性，因此空氣中只發(fā)生縱波。液體表面發(fā)生以重力和表面張力為恢復力的橫波。固體中，體積變化的阻尼產生縱波；形變阻尼導致橫波產生。在無限大的媒介體中傳播的僅為縱波和橫波在性質完全不同的固體界面或固體與真空、固體與氣體的界面產生表面波。44a（三）振動波的種類與形態(tài)在流體場中必須考慮媒介體的體積彈性

（四）波動沿地面的傳遞特性1.波動傳遞的順序

波動的空間分布特征波動隨距離的衰減波動的反射、折射和衍射4.3.2.45a（四）波動沿地面的傳遞特性1.波動傳遞的順序波動的空間分1.波動傳遞的順序

圖3-15振動波傳遞順序示意圖

作用于勻質且廣闊的地表面上一點的純沖擊波，一般隨著距離的增加，波形本身將產生變形。假定波形傳播時保持原狀，則波動傳遞順序：首先觀測到與地面平行的P波，其次是S波，而后是具有與地面垂直振動分量的R波。

46a1.波動傳遞的順序圖3-15振動波傳遞順序示意圖作波動隨距離的衰減3.距振源r0的基準點與距離r點的振幅比xr/x0為（3-39）式中，xr、x0——分別為基準點和距離r點的振動位移振幅；λ——地基的衰減常數；n——與波動類型相關的參數，表面波n=1/2。式中右側第1項是介質吸收引起的衰減，每隔一定距離衰減一定dB量；第2項是波面擴展引起的衰減，若為表面波，則每倍程衰減3dB。振動以波動形式從振源傳遞到地面，隨波動距離增加逐漸減小，直至衰滅波的形態(tài)不同，n值不同，波動隨距離r的衰減也不同。47a波動隨距離的衰減3.距振源r0的基準點與距離r點的振幅比xr波動的反射、折射和衍射4.圖3-17不同入射波的反射波和折射波

振動在固體中的反射、折射、衍射、透射基本原理同聲場；復雜處在于固體中縱波、橫波、表面波共存，且傳播速度不同。圖示為P波、S波從固體介質1傳遞到固體介質2的界面產生反射和折射的情況。設P波、S波在介質1中的振動速度分別為cp1、cs1，在介質2中的振動速度分別

為cp2、cs2。

48a波動的反射、折射和衍射4.圖3-17不同入射波的反射波波動的反射、折射和衍射4.不同波的強度受ρ1cpl、ρ1csl、ρ2cp2、ρ2cs2的影響，介質1和介質2的ρc比越大，材質越相異，反射波就越強，折射波越減少。

若界面的一側是氣體或液體，則其中只存在P波即壓縮波(縱波)，界面阻抗顯著變化，相互折射顯著減少，與聲場情況相同。若為固-固界面，即使是異質材料，阻抗變化也很小，振動易于導入，折射透過也相當大。49a波動的反射、折射和衍射4.不同波的強度受ρ1cpl、ρ1cs二、環(huán)境振動標準

三、城市區(qū)域環(huán)境振動標準●●一、振動的評價

●第三節(jié)振動的評價與標準50a二、環(huán)境振動標準三、城市區(qū)域環(huán)境振動標準●●一、振動的評（一）振動的評價指標

（二）振動的評價標準1.位移、速度和加速度2.振動級一、振動的評價

●51a（一）振動的評價指標（二）振動的評價標準（一）振動的評價指標

1.位移、速度和加速度振動的振動量：是指被測系統(tǒng)在選定點上選定方向的運動量。

位移、速度和加速度的換算關系（p118圖3-20）描述振動量的基本參數

○10Hz

0.01m/s2

0.16㎜/s

2.5μm圖3-20振動量換算圖

52a（一）振動的評價指標1.位移、速度和加速度2.振動級振動加速度級定義為（3-42）

式中：

——加速度有效值，m/s2，對簡諧振動；

——加速度參考值，m/s2，國外一般取，我國取。

一般用機械振動參數級來描述振動的強度，單位為分貝（dB）。在環(huán)境振動測量中，一般選用振動加速度級和振動級作為振動強度參數。53a2.振動級振動加速度級定義為（3-42）2.振動級人體對振動的感覺有關因素振動頻率的高低、振動加速度的大小振動環(huán)境中暴露時間振動的方向綜合諸多因素，國際標準化組織建議采用等感度曲線（圖3-21）。圖3-21等感度曲線

54a2.振動級人體對振動的感覺有關因素圖3-21于是，由式（3-43）求得2臺機器同時工作時的振動加速度級為

【例3-1】2臺機器各自工作時，在某點測得的振動加速度有效值分別為2.68×10-2m/s2和3.62×10-2m/s2，試求2臺機器同時工作時的振動加速度級。解：2臺機器同時工作時的振動加速度有效值為55a于是，由式（3-43）求得2臺機器同時工作時的振動加速度級（二）振動的評價標準感覺閾：人體剛剛能夠感覺到振動，對人體無影響；不舒服閾：使人感到不舒服；疲勞閾：使人感到疲勞，工作效率降低。工況下以此閾為標準，超過者即認為存在振動污染；危險閾：此時振動會使人產生病變。在生理學中，振動強度習慣以g（）為單位表示加速度。據此，人體對振動的感覺標準為振動強弱對人體的影響大致可分為四種情況：剛剛感到振動是0.003g；不愉快的感覺是0.05g；不可容忍感是0.5g。

56a（二）振動的評價標準感覺閾：人體剛剛能夠感覺到振動，對國際標準化組織推薦使用ISO2631/1－1985標準作為評價人體在振動環(huán)境中疲勞界限標準。我國根據這個標準制定了相應的國家標準《人體全身振動暴露的舒適性降低界限和評價準則》（GB/T13442—92）圖3-22：垂直方向的振動暴露標準——暴露時間圖3-23：垂直方向的振動暴露標準——疲勞和效率衰減的界限人體對垂直振動比水平振動更敏感。57a國際標準化組織推薦使用ISO2631/1－1985標準作為評圖3-22垂直方向的振動暴露標準——暴露時間min58a圖3-22垂直方向的振動暴露標準——暴露時間min58圖3-23垂直方向的振動暴露標準——疲勞和效率衰減的界限

59a圖3-23垂直方向的振動暴露標準——疲勞和效率衰減的界二、環(huán)境振動標準

●人在居住區(qū)域承受環(huán)境振動的評價，一般以剛剛感覺到的振動加速度(感覺閾)為允許界限，在界限以下可以認為基本沒有影響。國際標準化組織推薦使用ISO/DIS2631給出的環(huán)境振動標準（表3-4）113116113899289全天車間113116113838683全天辦公室74～9777～10074～79747774夜間107～110110～113107～11077～8380～8677～83白天住宅717471717471全天嚴格控制區(qū)混合軸ZX（Y）混合軸ZX（Y）每天數次的振動連續(xù)振動、間歇振動、重復振動振動級（）/dB時間地點表3-4ISO建筑物內振動標準

60a二、環(huán)境振動標準●人在居住區(qū)域承受環(huán)境振動的評價，一般以剛三、城市區(qū)域環(huán)境振動標準●我國《城市區(qū)域環(huán)境振動標準》（GB10070-88）中規(guī)定的有關城市各類區(qū)域鉛垂方向振級標準值。適用地帶范圍晝間/dB夜間/dB特殊住宅區(qū)6565居民文教區(qū)7067混合區(qū)、商業(yè)中心區(qū)7572工業(yè)集中區(qū)7572交通干線道路兩側7572鐵路干線兩側8080表3-5城市各類區(qū)域鉛垂方向振級標準值

61a三、城市區(qū)域環(huán)境振動標準●我國《城市區(qū)域環(huán)境振動標準》（G第三章

振動污染及其控制62a第三章

振動污染及其控制1a第三章振動污染及其控制第一節(jié)概述

第二節(jié)振動基礎

第三節(jié)振動的評價與標準

第四節(jié)振動控制技術

第五節(jié)減振材料與裝置及其應用

63a第三章振動污染及其控制第一節(jié)概述

第二節(jié)振動基礎二、振動污染源

三、振動的影響●●一、振動與振動污染●第一節(jié)概述64a二、振動污染源三、振動的影響●●一、振動與振動污染●第一一、振動與振動污染●（一）振動

（二）振動污染

65a一、振動與振動污染●（一）振動（二）振動污染定義：（1）當一個物體處于周期性往復運動的狀態(tài)，即可說物體在振動。（2）任何一個可以用時間的周期函數來描述的物理量，都稱之為振動。（一）振動

66a定義：（一）振動5a

振動現象物理現象：聲、光、熱等物理現象都包含振動；生命和生活：心臟搏動、耳膜和聲帶的振動是人體的基本功能。工程技術領域：橋梁和建筑物在陣風或地震激勵下的振動飛機和船舶在航行中的振動，機床和刀具在加工時的振動，各種動力機械的振動，控制系統(tǒng)中的自激振動等。67a振動現象物理現象：聲、光、熱等物理現象都包含振動；橋梁和建振動污染：

振動超過一定的界限,從而對人體的健康和設施產生損害,對人的生活和工作環(huán)境形成干擾,或使機器、設備和儀表不能正常工作。（二）振動污染

68a振動污染：（二）振動污染7a振動污染的特點

1.主觀性：是一種危害人體健康的感覺公害。

局部性：僅涉及振動源鄰近的地區(qū)。

瞬時性：是瞬時性能量污染，在環(huán)境中無殘余污染物，不積累。振源停止，污染即消失。3.2.69a振動污染的特點1.主觀性：是一種危害人體健康的感覺公害。振動污染源

（一）工廠振動源（二）工程振動源

（三）道路交通振動源

（四）低頻空氣振動源

自然振源

人為振源

地震、火山爆發(fā)等自然現象。自然振動帶來的災害難以避免，只能加強預報減少損失。

二、振動污染源

●70a振動（一）工廠振動源自然振源人為振源自然振動察隅地震，整個村莊被拋起火山爆發(fā)71a自然振動察隅地震，整個村莊被拋起火山爆發(fā)10a工業(yè)振動源：旋轉機械、往復機械、傳動軸系、管道振動等，如鍛壓、鑄造、切削、風動、破碎、球磨以及動力等機械和各種輸氣、液、粉的管道。特征參數：常見工廠振源附近面上加速度級：80～140dB；振級：60～100dB；峰值頻率：10～125Hz。（一）工廠振動源72a工業(yè)振動源：旋轉機械、往復機械、傳動軸系、管道振動等，如鍛壓工程振動源：工程施工現場的振動源主要是打樁機、打夯機、水泥攪拌機、輾壓設備、爆破作業(yè)以及各種大型運輸機車等。

特征參數：常見工程振源附近振級：60～100dB。（二）工程振動源73a工程振動源：工程施工現場的振動源主要是打樁機、打夯機、水泥攪

鐵路振源：頻率：一般在20～80Hz范圍內；離鐵軌30m處的振動加速度級范圍85～100dB，振動級范圍75～90dB內。（三）道路交通振動源

公路振源：頻率：一般在2～160Hz范圍內，其中以5～63Hz的頻率成分較為集中；

振級：多在65～90dB范圍內。74a鐵路振源：（三）道路交通振動源公路振源：13a

低頻空氣振動是指人耳可聽見的100Hz左右的低頻如玻璃窗、門產生的人耳難以聽見的低頻空氣振動。這種振動多發(fā)生在工廠。（四）低頻空氣振動源75a低頻空氣振動是指人耳可聽見的100Hz左右的低頻（四）低頻固定式單個振動源如，一臺沖床或一臺水泵等

振動污染源

按形式分為

集合振動源如，廠界環(huán)境振動，建筑施工場界環(huán)境振動

76a固定式單個振動源振動污染源集合振動源15aNo動態(tài)特征定義示例1穩(wěn)態(tài)振動觀測時間內振級變化不大的環(huán)境振動往復運動機械，如空壓機、柴油機等；旋轉機械類，如發(fā)電機、發(fā)動機通風機等2沖擊振動具有突發(fā)性振級變化的環(huán)境振動建筑施工機械，如打樁機等；鍛壓機械，如沖床，紡錘等3無規(guī)則振動未來任何時刻不能預先確定振級的環(huán)境振動道路交通振動、居民生活振動。如房屋施工，室內運動等4鐵路振動列車行駛帶來的軌道兩側30m外的環(huán)境振動鐵路機車的運行按振動源的動態(tài)特征又可分成表3-1所示的四類。

表3-1環(huán)境振動污染源動態(tài)特征

77aNo動態(tài)特征定義示例觀測時間內振級變化不大的環(huán)境振三、振動的影響●（一）振動對生理的影響

（二）振動對心理的影響

（三）振動對工作效率的影響

（四）振動對構筑物的影響

78a三、振動的影響●（一）振動對生理的影響（二）振動對心理的振動的生理影響主要是損傷人的機體，引起循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、神經系統(tǒng)、代謝系統(tǒng)、感官的各種病癥，損傷腦、肺、心、消化器官、肝、腎、脊髓、關節(jié)等（一）振動對生理的影響

79a振動的生理影響主要是損傷人的機體，引起循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消振動對睡眠的影響試驗圖3-1由鍛錘振動負荷引起的覺醒率

睡眠深度1度（淺睡眠）：振動級60dB無影響，69dB以上則全部覺醒；深度2度（中度睡眠）：60～65dB無影響，79dB全部覺醒；因2度睡眠占8小時睡眠時間的一半以上，故影響這種睡眠的振動級最令人厭煩；睡眠深度3度（深睡眠）:74dB以上方會覺醒，覺醒幾率很低；睡眠深度REM(異相睡眠，指睡眠多夢期):振動影響介于深度2度和3度之間。80a振動對睡眠的影響試驗圖3-1由鍛錘振動負荷引起的覺醒率人們在感受到振動時，心理上會產生不愉快、煩躁、不可忍受等各種反應。除振動感受器官感受到振動外，有時也會看到電燈搖動或水面晃動，聽到門、窗發(fā)出的聲響，從而判斷房屋在振動。人對振動的感受很復雜，往往是包括若干其他感受在內的綜合性感受。

（二）振動對心理的影響

81a人們在感受到振動時，心理上會產生不愉快、煩躁、不可忍受等各種振動引起人體的生理和心理變化，導致工作效率降低。振動可使視力減退，用眼工作時所花費的時間加長。振動使人反應滯后，妨礙肌肉運動，影響語言交談，復雜工作的錯誤率上升等。（三）振動對工作效率的影響

82a振動引起人體的生理和心理變化，導致工作效率降低。（三）振動對振動通過地基傳遞到構筑物，導致構筑物破壞。如，基礎和墻壁龜裂、墻皮剝落，地基變形、下沉，門窗翹曲變形，構筑物坍塌，影響程度取決于振動的頻率和強度。由于共振的放大作用，其放大倍數可由數倍至數十倍，因此帶來了更嚴重的振動破壞和危害。（四）振動對構筑物的影響

83a振動通過地基傳遞到構筑物，導致構筑物破壞。如，基礎和墻壁龜裂一、振動的基本物理量

●二、振動的性質

三、簡諧振動系統(tǒng)四、波動的產生與傳播●●●第二節(jié)振動基礎84a一、振動的基本物理量●二、振動的性質三、簡諧振動系統(tǒng)四位移頻率周期加速度速度基本物理量一、振動的基本物理量

●85a位移頻率周期加速度速度基本物理量一、振動的基本物理量●24定義：某個運動量（位移、速度或加速度）按時間的正弦或余弦規(guī)律變化的振動。（x0為振幅、ω為角頻率）（3-3）簡諧振動是最簡單的周期振動。若正弦振動，則

（3-1）

位移（3-2）

速度

加速度86a定義：某個運動量（位移、速度或加速度）（x0為振幅、ω為角

簡諧振動（正弦）的相位關系

圖3-2位移、速度、加速度的相位關系位移、速度和加速度的相位關系如圖所示，相位差為π/2，則位移和加速度相位相反。87a簡諧振動（正弦）的相位關系圖3-2位移、速度、

（一）正弦波振動

（二）復合正弦波振動

（三）沖擊波振動二、振動的性質

●88a（一）正弦波振動（二）復合正弦波振動（三）沖擊波振動二

（一）正弦波振動如圖，正弦波最大振幅為A，周期為T，頻率為f，角速度ω=2πf＝2π/T，以時間t為橫坐標,則瞬間振動振幅可表示為（3-4）

若以距離x為橫坐標,則瞬間振動振幅可表示為

（3-5）

圖3-3正弦波

89a（一）正弦波振動如圖，正弦波最大振幅為A，周期為T，頻率為

（二）復合正弦波振動

圖3-4正弦波的合成（基波和3次諧波的相位影響）

振動頻率相同的正弦波合成后仍是以相同頻率振動的簡諧振動。定義：兩個以上正弦波疊加后形成的新波稱為復合正弦波。在基波上含有3次諧波(基波的3

倍頻波)的波形。相對于基波分別相差90o相位。隨著波形移動，其峰值(復合波的振幅)也隨之變化。這種復合波仍是周期波形。90a（二）復合正弦波振動圖3-4正弦波的合成振動頻沖擊：指給予系統(tǒng)的激勵。與該系統(tǒng)的固有振動周期相比，這種激勵能在很短時間內終結；實際發(fā)生的沖擊波振動時間往往并不很短，而是經過數個周期的衰減振動形式的過渡激勵。

（三）沖擊波振動沖擊性振動：沖壓、錘鍛之類的物體碰撞、下落運動產生的振動。往往為公害振動！91a沖擊：指給予系統(tǒng)的激勵。（三）沖擊波振動沖擊性振動：沖壓、沖擊波示例

圖3-6沖擊波及其頻譜示意圖圖(a)是典型的單一矩形沖擊波振幅A、持續(xù)時間T，顯示從低頻到高頻具有均一頻譜的沖擊力。

圖(b)的正弦波半周期激勵是近似實際的沖擊波譜圖。是物體具有彈性所致結果。92a沖擊波示例圖3-6沖擊波及其頻譜示意圖圖(a)是

（一）自由振動

（二）受迫振動

（三）振動體與共振三、簡諧振動系統(tǒng)●93a（一）自由振動（二）受迫振動（三）振動體與共振三、簡諧

（一）自由振動：無外力作用的振動1.無阻尼自由振動2.有阻尼自由振動圖3-8彈簧自由振動示意圖

在彈性系數為k的彈簧上

加一質量m，使其產生位

移后輕輕放開，則彈簧

作無阻尼自由振動。

實際振動系統(tǒng)有彈簧內摩

擦、滑動摩擦、空氣或水

的阻力等各種阻尼作用，

是有阻尼自由振動。

94a（一）自由振動：無外力作用的振動1.無阻尼自由振動2.有阻

（二）受迫振動：在外力反復作用下的振動1.無阻尼受迫振動2.有阻尼受迫振動圖3-11受迫振動

95a（二）受迫振動：在外力反復作用下的振動1.無阻尼受迫振動2

（三）振動體與共振1.固有頻率

共振發(fā)生的頻率共振烈度的表示振動體與共振頻率4.3.2.96a（三）振動體與共振1.固有頻率共振發(fā)生的頻率共振烈度的表1.固有頻率（也稱共振頻率）

公害振動發(fā)生的主頻率范圍大約為1～100Hz。長跨度橋、天線、電纜、建筑物等的固有頻率在此范圍。設備安裝在房屋地板（樓板）上時，為了防止建筑物產生共振響應，需要對建筑物各構件各自的固有頻率進行估算。

單自由度振動系的固有頻率與質量、勁度常數及衰減系數相關。激振力的頻率與機械或構筑物的固有頻率一致時，就會發(fā)生共振。97a1.固有頻率（也稱共振頻率）公害振動發(fā)生的主頻率范圍大約為2.共振發(fā)生的頻率即阻尼比=0，頻率比=1時，呈共振狀態(tài)

理論上振幅為無窮大。無阻尼

阻尼比＞0時，隨增大，最大位移振幅逐漸減小。最大振幅產生的頻率比為最大振幅產生的頻率為有阻尼

（3-31）

（3-33）

98a2.共振發(fā)生的頻率即阻尼比=0，頻率比3.共振烈度的表示（3-35）共振烈度：振動產生的最大位移振幅。通常的振動多是＜＜1，則最大振幅倍率近似為

共振烈度的強度：

（3-36）意義：表示共振點處振幅擴大為靜態(tài)位移的倍數例，若Q為10，則共振點處的振幅擴大為靜態(tài)位移的10倍。99a3.共振烈度的表示（3-35）共振烈度：振動產生的最大位移振4.振動體與共振頻率橋梁、天線、各類機械及構件等大多為棒狀振動體。設棒狀體(圓形、方形、矩形板條)材料密度為ρ，彈性模量為E，長度為l，振動體的共振頻率為基頻的整倍數n＝1，2，3……，則縱向共振頻率

（3-37）橫向共振頻率

式中，——與棒橫截面半徑或厚度成正比的量。（3-38）100a4.振動體與共振頻率橋梁、天線、各類機械及構件等大多為棒狀振

（一）波動的產生

（二）共振引起的擴大

（三）振動波的種類與形態(tài)

（四）波動沿地面的傳遞特性四、波動的產生與傳播●101a（一）波動的產生（二）共振引起的擴大（三）振動波的種類波動產生的機理：激振力的作用。由往復、旋轉之類周期性運動產生的激振力直接作用于媒介物，就會發(fā)生振動。振動往往以波動的的形式遷移，或將周期性作用力施加到其它部件或基座上，形成振源。典型的振源：壓縮機、破碎機、自動織布機、各種風鉆、振動輸送機等。

（一）波動的產生102a波動產生的機理：激振力的作用。（一）波動的產生41a共振現象的主要形式有4種

（二）共振引起的擴大（1）包括基礎在內的機器質量和支承基礎的支承彈簧引發(fā)的力的傳遞即為共振。（2）波動傳遞過程中，可能發(fā)生因地質構造引起地基共振的現象。3）從受振（即受損方）還須考慮與振源同樣的機械或建筑及其支承引起的共振。（4）當機械或建筑的部分或部件的固有頻率與傳遞來的激振力頻率一致時，就會強烈共振。103a共振現象的主要形式有4種（二）共振引起的擴大（1）包括基礎

（三）振動波的種類與形態(tài)縱波（壓縮波或疏密波）:傳播速度快，在振源觀測時總是先到達觀測點，故也稱為一次波（PrimaryWave，略作P波）縱波傳播以媒介體體積伸長或壓縮的形式變化，質點沿波的行進方向作前后運動。

橫波（剪切波）:又稱二次波（SecondaryWave，略作S波）橫波中質點運動與波的傳播方向垂直，媒介體體積不發(fā)生變化。實體波（BodyWave）瑞利波（RayleighWave）：最具代表性的表面波，在公害振動中起重要貢獻。質點運動與波的傳播方向垂直

表面波（SurfaceWave）樂甫波(Lovewave)：在不同固體表面層內發(fā)生的表面波。質點運動與波傳播方向垂直且水平移動。

圖3-14振動波的種類與形態(tài)

104a（三）振動波的種類與形態(tài)縱波（壓縮波或疏密波）:傳播速度快

（三）振動波的種類與形態(tài)在流體場中必須考慮媒介體的體積彈性，因此空氣中只發(fā)生縱波。液體表面發(fā)生以重力和表面張力為恢復力的橫波。固體中，體積變化的阻尼產生縱波；形變阻尼導致橫波產生。在無限大的媒介體中傳播的僅為縱波和橫波在性質完全不同的固體界面或固體與真空、固體與氣體的界面產生表面波。105a（三）振動波的種類與形態(tài)在流體場中必須考慮媒介體的體積彈性

（四）波動沿地面的傳遞特性1.波動傳遞的順序

波動的空間分布特征波動隨距離的衰減波動的反射、折射和衍射4.3.2.106a（四）波動沿地面的傳遞特性1.波動傳遞的順序波動的空間分1.波動傳遞的順序

圖3-15振動波傳遞順序示意圖

作用于勻質且廣闊的地表面上一點的純沖擊波，一般隨著距離的增加，波形本身將產生變形。假定波形傳播時保持原狀，則波動傳遞順序：首先觀測到與地面平行的P波，其次是S波，而后是具有與地面垂直振動分量的R波。

107a1.波動傳遞的順序圖3-15振動波傳遞順序示意圖作波動隨距離的衰減3.距振源r0的基準點與距離r點的振幅比xr/x0為（3-39）式中，xr、x0——分別為基準點和距離r點的振動位移振幅；λ——地基的衰減常數；n——與波動類型相關的參數，表面波n=1/2。式中右側第1項是介質吸收引起的衰減，每隔一定距離衰減一定dB量；第2項是波面擴展引起的衰減，若為表面波，則每倍程衰減3dB。振動以波動形式從振源傳遞到地面，隨波動距離增加逐漸減小，直至衰滅波的形態(tài)不同，n值不同，波動隨距離r的衰減也不同。108a波動隨距離的衰減3.距振源r0的基準點與距離r點的振幅比xr波動的反射、折射和衍射4.圖3-17不同入射波的反射波和折射波

振動在固體中的反射、折射、衍射、透射基本原理同聲場；復雜處在于固體中縱波、橫波、表面波共存，且傳播速度不同。圖示為P波、S波從固體介質1傳遞到固體介質2的界面產生反射和折射的情況。設P波、S波在介質1中的振動速度分別為cp1、cs1，在介質2中的振動速度分別

為cp2、cs2。

109a波動的反射、折射和衍射4.圖3-17不同入射波的反射波波動的反射、折射和衍射4.不同波的強度受ρ1cpl、ρ1csl、ρ2cp2、ρ2cs2的影響，介質1和介質2的ρc比越大，材質越相異，反射波就越強，折射波越減少。

若界面的一側是氣體或液體，則其中只存在P波即壓縮波(縱波)，界面阻抗顯著變化，相互折射顯著減少，與聲場情況相同。若為固-固界面，即使是異質材料，阻抗變化也很小，振動易于導入，折射透過也相當大。110a波動的反射、折射和衍射4.不同波的強度受ρ1cpl、ρ1cs二、環(huán)境振動標準

三、城市區(qū)域環(huán)境振動標準●●一、振動的評價

●第三節(jié)振動的評價與標準111a二、環(huán)境振動標準三、城市區(qū)域環(huán)境振動標準●●一、振動的評（一）振動的評價指標

（二）振動的評價標準1.位移、速度和加速度2.振動級一、振動的評價

●112a（一）振動的評價指標（二）振動的評價標準（一）振動的評價指標

1.位移、速度和加速度振動的振動量：是指被測系統(tǒng)在選定點上選定方向的運動量。

位移、速度和加速度的換算關系（p118圖3-20）描述振動量的基本參數

○10Hz