國道g3線平川段維修改造工程中波阻板隔振效果試驗研究

國道g3線平川段維修改造工程中波阻板隔振效果試驗研究

隨著城市化和現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題日益頻繁，其中人工振動引起的環(huán)境污染問題引起了社會各界的關注。人工振動造成的環(huán)境污染包括地基振動誘發(fā)的周邊環(huán)境振動、地面長期沉降以及噪聲污染等。地基是將振動從人工振源向周邊環(huán)境傳播的主要中間介質,通過地基引起的周邊環(huán)境振動是人工振動污染的主要途徑。地基振動對臨近的建筑物、地下管線、精密儀器設備以及人們的生活工作環(huán)境具有不可忽視的影響自Chouw等提出在地基中設置一個類似的硬夾層,以形成一個有限尺寸的人工基巖進行隔振盡管對波阻板隔振性能的理論研究已有大量的成果,但在試驗,尤其是原位測試方面積累的資料不是很多。為提高波阻板在實際工程中的應用,尚需進行大量的現(xiàn)場試驗研究。本文通過現(xiàn)場試驗,在卡車以及壓路機等交通荷載作用下,對不同材料的波阻板的隔振效果進行比較研究,為波阻板在公路工程中的應用提供了一定的參考。1現(xiàn)場試驗1.1波阻板材料組成試驗中采用不同速度的滿載卡車以及低幅和高幅振動的HAMM壓路機作為振源。波阻板的尺寸均為長×寬×厚=2000mm×2000mm×500mm,波阻板的材料分別為素混凝土、泡沫夾芯和無砂混凝土。其中泡沫夾芯波阻板兩側混凝土板的厚度為150mm,夾芯層泡沫板的厚度為200mm。為了獲得地表振動響應,試驗使用TC-4850爆破測振儀進行振動信號采集,試驗中將測振儀三向速度傳感器用石膏粘接固定在測點處(如圖1所示),三向速度傳感器的z向垂直于地面,x、y向為水平面,且x方向與公路方向平行。1.2振動試驗方案為了研究公路交通荷載下不同類型波阻板的隔振效果,在卡車速度分別為20km/h,40km/h,60km/h以及低幅和高幅振動的壓路機激勵下,試驗依次進行了不設置波阻板的自由場振動測試、設置素混凝土波阻板、設置泡沫夾芯波阻板和無砂混凝土波阻板的主動隔振測試。每種情形下的測試都是用相同的試驗測點,分布如圖2所示。即在公路一側由近及遠依次設置1#-4#共4個測點,以獲取交通荷載作用下,公路附近地表的振動速度和不同類型波阻板在各測點的隔振效果。1.3抗彎效應評價不同類型波阻板的隔振效果可以通過測點處的地表峰值速度2試驗結果的分析2.1設置波阻板的真實圖像為了分析行車荷載作用對公路附近地基振動的影響,采用約30t滿載卡車以不同的行駛速度通過測試路段,以此來研究不同類型波阻板對移動荷載激勵下的隔振效果。由于篇幅所限,圖3-圖5只給出了卡車速度為20km/h、40km/h、60km/h時,不同材料的波阻板各試驗測點在z方向上的峰值速度隨距離的變化曲線,圖中垂直的實心線表示了波阻板的位置。從圖中可以看出,對于自由場(無波阻板)由于地基的材料阻尼和幾何阻尼作用,波在傳播過程中隨著距離的增大,其能量逐漸耗散,引發(fā)的地表振動響應也逐漸減弱。對于設置波阻板的情形,除了上述衰減外,由于彈性波在土層與波阻板交界面處發(fā)生復雜的反射和折射現(xiàn)象,加速了波的衰減,使得埋置波阻板后相同距離處的地表振動響應小于埋置波阻板之前的地表振動響應。從圖3-圖5可以看出,設置波阻板后測點z方向的峰值速度明顯小于不設置波阻板時該點處的峰值,表明在公路行車荷載下波阻板能起到有效的地基隔振作用。對比不同材料的波阻板的試驗結果可知,泡沫夾芯波阻板的隔振效果最好,無砂混凝土波阻板次之。通過圖3-圖5可以明顯地看出,隨著行車速度的增加,各類波阻板的隔振效果越顯著。地面振動的隔振效果還可以通過速度振幅衰減系數(shù)進行評價。振幅衰減系數(shù)A為了進一步說明泡沫夾芯波阻板的隔振效果,圖6給出了卡車速度為20km/h、40km/h、60km/h時,各測點z方向峰值速度振幅衰減系數(shù)A圖中可以看出,在波阻板后各點的峰值速度振幅明顯的降低。2.2壓路機振動對波阻板隔振效果的影響在試驗中采用了HAMM壓路機在低幅以及高幅振動碾壓激勵下,采集了各測點的地面振動速度。圖7和圖8分別為壓路機在低幅和高幅振動下,測點z方向的峰值速度隨距離的變化曲線。從圖中可以看出,無論是低幅還是高幅振動碾壓,各類波阻板均起到一定的隔振效果,并且通過試驗結果對比發(fā)現(xiàn),泡沫夾芯波阻板的隔振效果最好,無砂混凝土波阻板次之。為了進一步評價泡沫夾芯波阻板的隔振效果,圖9給出了壓路機低幅和高幅振動下,設置泡沫夾芯波阻板場地測點z方向峰值速度和振幅衰減系數(shù)隨距離的變化。從圖中可以看出泡沫夾芯波阻板對于壓路機荷載振源具有很好的隔振效