1、ICS 17. 160 J 04 毒草3中华人民共和国国家标准机械振动G/T 19846-2005/ISO 10815: 1996 列车通过时引起铁路隧道内部振动的测量Mechanical vibration-Measurement of vibration generated internally in railway tunnels by the passage of trains (ISO 10815 :1 996 , IDT) 2005-07-11发布2006-01-01实施GB/T 19846-2005/ISO 10815: 1996 目次皿E1111224445577M动振道隧的起
2、引例时示过道通隧车路口量.列铁测UUU)件u素uuu的UH录录文因uuu源ru附附用义的动.刚告性性引走动数法器振型的报料料.性和振参方仪部类量验啤咄咄咄献围范语响量量量内试气测试AB文范规术影测测测对测4言言录录考前引123456789川口附附参I GB/T 19846一2005/ISO10815: 1996 前言本标准等同采用国际标准ISO10815: 1996(机械振动列车通过时引起铁路隧道内部振动的测量)(英文版)。本标准等同翻译ISO10815: 1996。为便于使用，本标准做了下列编辑性修改za) 用小数点代替作为小数点的逗号，;b) 删去了国际标准的前言。本标准的附录A、附录B是
3、资料性附录。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国机械振动与冲击标准化技术委员会归口。本标准起草单位:西南交通大学、郑州机械研究所。本标准起草人:曾京、潘文峰、罗仁、高波、邬平披、戴焕云。mM G/T 19846-2005/ISO 10815: 1996 百|铁路隧道经常受到内部振源(列车、维修车辆、维护工作等)产生的振动的影响。本标准仅涉及由列车经过时引起的振动。在隧道内测量振动有各种目的，归纳如下:当一条隧道所受的振动可能会影响其完整性时，就应进行适当的测量(见9.1)来评定其振动等级是否能被接受。目在以下的情况下可对振动进行测量:当最大允许振动已确定，并要求定期检查时(见9.2);
4、 当一条新建隧道的动态性能已预测，并且必须针对设计数据检验其性能时(见9.1) ; 当隧道受到外界不正常作用(例如z火灾、地震、爆炸、附近建筑物的打桩或拆除)的影响这样一种特殊情况，必须检查其结构完整性时;-一一当轨道和(或)其他的内部振动源(例如车辆轴重)发生变化时。GB/ T 19846-2005/ ISO 10815 : 1996 机械振动列车通过时引起铁路隧道内部振动的测量1 范围较A比行是进量以测可的也虑据考数所的准得标获本中道在隧道内或在其附近的2 规范性引用文件导则ISO 5348 : 198 3 术语和定义下列术语和定3. 1 隧道tunnel 3.2 背景噪声backgro
5、除了要研究的信号之4 影响振动的因素4. 1 与隧道有关的因素隧道的动态性能在很大程度上依赖于一条隧道通常是由一个个部分(例如混凝土、通风口等)分别与围岩相结合而构成的系统。这些部分可能会有不同的响应特性，并会受到周围的土壤或岩石的影响。4. 1. 1 隧道的类型和状况隧道类型有多种多样，不同的隧道有不同的振动响应，在附录B中给出示例。4. 1. 2 固有频率和阻尼本标准所感兴趣的频率是只与隧道组成部分响应有关的频率，而不是处于周围介质中的隧道本身的基频。这些部分的固有频率可如下确定:当隧道各部分受到外界巨大而短暂的作用(例如打桩或爆炸)影响时，对其响应进行测量;一一用激振器作为单频振源，对响
6、应的幅值进行测量;GB/T 19846-2005/ISO 10815: 1996 一一利用外界激励和频谱分析进行响应的测量。对阻尼的准确测量是一项十分困难的工作，尤其是对于既包含有低阻尼部件(例如梁)，同时又有与隧道表面紧贴部件(由于波辐射阻尼较高)的那些隧道。4. 1.3 围岩隧道的围岩对隧道的刚度及其振动响应有很大的影响，因此，在对响应进行预报时应作为主要因素考虑。围岩的性能依赖于土壤颗粒的大小、紧密程度、饱和度、地下水位和层面以及激励的幅值、频率和持续时间。4.2 与振源有关的因素列车经过产生的振动可以根据信号类型、持续时间和频率范围来归类(见ISO4866)。信号又依赖于列车的机械性能
7、、轨道、轮轨接触以及列车重量和速度。分析的频率范围依赖于激振力的频谱分布和从激振源或振源到隧道墙壁或内衬的传递函数。隧道不同部分的响应频率应在1Hz100 Hz范围内。而对于轨道，通常感兴趣的频率范围高达2 kHz，虽然更高的频率也会出现。5 测量参撒在隧道振动的有用频率范围内，通常测量的振动量有速度和加速度。在较低的频率范围内优先测量速度，而在高频范围内由于测量仪器的原因则优先测量加速度。6 测量方法6. 1 根据列车通过情况设置传感器理想情况下，至少应有一段200m长的直线隧道用来测量。传感器的设置应该避开任何可见的有缺陷或特殊的区域(大的裂缝、渗水区、道岔和道口)，除非要对这些区域的影响
8、进行研究。为了研究隧道的响应，传感器的方向最好与隧道的3个基轴(1个坚直，2个水平，见图1)一致。在下面的测量点布置中，假设列车是在左边的轨道上运行(见图1)。单位为米-e NJE N.HDU L, 测试类型测点完全测试(见9.1) 有限测试(见9.2)a.h.c.d.e b.d.e 固1根据测试类型布置隧道横断面测点2 G/T 19846-2005/ISO 10815: 1996 对于完全或有限测试(见9.1和9.2)，传感器应该如下布置:一一-置于仰拱与横断面垂直中心线的交点处(图1中的d点)，当为有碴轨道时位于两根轨枕之间;当是其他形式的轨道时位于相邻的两扣件或道钉之间。一一位于d点垂直
9、上方的拱顶处(图1中的e点儿一一位于隧道边墙上，紧靠列车将要通过的轨道，距轨面1.2m处(图1中的b点儿为了研究作为激励源的列车和传给隧道的振动之间的关系，应该在垂直于轨面的钢轨底部进行测量(图1中的a点)。测点a倾向于考虑局部影响，在选择它作为有限测试的控制点之前应该确定它的典型性和稳定性。也应该考虑到轨道底部的斜面形状(见图2)。如果传感器不能放在仰拱处，就应该放置在离仰拱最近的合适点上，并且要指明在传感器与仰拱之间存在的所有物体。进行完全测试时(见9.1)，为了尽量减小局部影响，也应该在非中间断面的两个断面处(通常相距20 m)进行测量。然而，当在相距20m的两个断面处获得的数据是相同的
10、时候，也可以只在一个断面进行测量。如果上面获得的数据的系统误差超过25%(2 d凹，就应该放弃这些数据而应考虑第3个测试断面。当在3个断面获得的数据都不相吻合时，就应该检查局部状况，并且选择另一个测试断面。6.2 传感器的固定为了再现振动体的运动并尽量减少安装系统产生的响应，传感器应根据ISO5348的规定进行安装。固定装置要有足够的刚度并尽可能减轻自身质量。当把传感器安装于钢轨底部时，一块成型铜板应刚性地固定于传感器与钢轨之间(最好焊接在钢轨上)，否则传感器就不可能垂直于钢轨的底部固定(见图2)。固2铜轨底部的测点由传感器、固定支撑和螺栓组成的安装系统，其安装共振频率应比测试频率范围的上限高
11、得多，这一点是非常重要的(见ISO5348)。也应该注意到加速度计在列车经过时对空气搞合响应很敏感，因此有必要对它们进行空气噪声的隔声处理。6.3 信曝比在可能情况下，建议进行背景噪音的测量(见3.2)。例如，当列车经过所引起的振动被记录下来后，没有列车经过时的信号也应该用同样的方法进行记录和处理，然后将两者的结果进行比较，这个比率就是信噪比.S/N。当信噪比S/N10dB时，获得的数据可以不做修正。当信噪比6dBS/N10 dB时，获得的数据就应该进行修正，并在试验报告中加以说明。当信噪比S/N6dB时，获得的数据只可作为参考。3 GB/T 19846-2005/ISO 10815: 199
12、6 7 测量仪器传感器的选择对振动的正确评价是很重要的(见IS04866)，选择时应该考虑被测参数、频率(见4.2)和幅值范围以及工作环境。尤其重要的是传感器的共振和相位响应，还有积分器复传递函数，它们可能会导致对相同的机械输入产生不同的结果。在钢轨上的大多数测量都会用到加速度计;另一方面，建议采用固有频率低于所要研究的最低频率的小型地震仪。在相关联的一组测试前后都应该校准测量系统，并且至少每2年都应该由有相应认证的实验室对测量系统的仪器进行校准。速度分量应该与其振动频E10-6 mm/ so 如果有必要对加速4、程进行积分(最好是w而电子积分器，值的单位用mm/s。每个测得的683 (见注释
13、)，参考量应该是在声学中广泛应用的7、辆11车FH/:车市和是L列城1该下车铁速QU应如电地快据辆应一一一根车度一一一。速纹车飞伤和其他可见裂9 测试类型测试有两种类型:完全测试和有限测试。在任何测试中，用模拟仪器记录振动量级，常采用1s的积分时间。9.1 完全测试这类测试被设计用于确定隧道系统是否在要求的规范之内工作，也可用于检查重大结构改造所产生的影响。这些测试应提供全面的动力学分析信息。在这一情况下:一一有各相距20m的3个测试断面，如6.1中所述;有3个单独的传感器，每一个对应直角坐标系的一个坐标轴，或者是在每个测量点放置一个三4 GB/T 19846-2005/ISO 10815:
14、1996 向传感器(见6.1)j 一一记录列车至少3次以同?方向通过测量断面时的振动值;一一用模拟仪器记录在时间历程内的最大均方根值(r.ffi. S) j积分时间为1Sj 一一测出的3组数据误差不超过ll%Cld凹，且在每个频率段不超过40%(3dB)，就可作为真值;通过算术平均然后计算得到每个值的速度分量:VX、Vy、Vz;一一总的信噪比(见6.3)要大于10dB，每个频率段的信噪比也至少要大于6dBj -一应该记录下3个正交分量。9. 2 有限测试有限测试用于监测某些特殊的性能，并且要定期进行。在此情况下:只需要一个测量断面;每个测点只需一个f值，见9.1)。在特殊情况化的。果进行评价了
15、。应该注意到对于复的过程和局限性要进行详应该在一段适当的持续不需要3个方向的测量。过2年。定各种基于列车隧道内振动的频率范围clHz到也L见4.2)通革探测量振动速度;因此在一些文献和关于结构振动的国家标准中，一般都可以找到速度值(例如，见参考文献lJ)。在完全测试中，可采用三分之一倍频程分析方法求取傅立叶谱。在一些特殊情况下，还可采用窄频带分析(频带宽小于1Hz)来产生傅立叶谱。门试验报告试验报告应该包括以下内容:地点、日期以及主管工程师和试验员的姓名;有关隧道和轨道结构的描述;5 GB/T 19846一2005/18010815: 1996 6 一张测试断面的尺寸图，应标示出测点和轨道的位
16、置;一一一轨道周围的地质勘探数据;一一传感器固定的位置和详细数据;一一-试验类型和目的;一一测试仪器的类型，最近一次校准时间以及生产日期;一一背景噪音量级和信噪比;一-对激励源的描述(例如:列车速度、编组和轴重); 一一一总体量级和二分之一倍频程量级(依赖于测试类型)，最好是以图表的形式，三分之一倍频程o dB对应5mm及10dB对应20mm; 一一最高速度值的单位用mm/s，:Jm速度单位则用m/山一一若进行积分，则要给出加速度数据;一一积分时间;一一如果有的话，要指出所采用的标准和振动规范。GB/T 19846-2005/ISO 10815: 1996 附录A(资料性附录)列车通过时引起的
17、隧道振动通常轨道激励是非平稳的和随机的，在城市轨道上要持续大约10s。作为在隧道中可能产生的振动的参考，可以注意隧道边墙上已经测得的一些量值。在米兰，根据轨道类型不间，振动速度在0.01mm/s到0.08mm/s之间;而对于维护状态较差的轨道，最大值可达1mm/s; 在巴黎，振动速度在0.01mm/s到0.03mm/s之间(见参考文献2J)。指示的衰减为:钢轨/仰拱:根据轨道不同，在20dB到40dB之间;仰拱/边墙:根据隧道的类型，在10dB到20dB之间。B.1 旧式隧道(1960年之前建造)B. 1. 1 地下隧道B. 1.1.1 砖石隧道附录B(资料性附景)铁路隧道示例可以是用岩块建造
18、的(在基层或不在基层)，有或者没有闭合的仰拱结构(见图B.1)，也可以是用泪凝土建造的(见图B.2)或混合有砖石的结构(见图B.3)。丰丰一一一一十二一一宁闭合仰拱结构L一一一一一一广一一一非闭合仰拱结构固B.1砖右结构隧道7 GB/T 19846一2005/ISO10815:1996 固B.4内弧面浇洼弧形块隧道8 B. 1.2 日月洞B. 1. 2. 1 拱顶由岩块(在B. 1. 2. 2 平顶结构GB/T 19846一2005/ISO10815: 1996 圄B.6地面砖石隧道可能会有金属顶，有的没有封顶结构(见图B.7)，有的有封顶的钢筋混凝土结构(见图B.8)。9 GB/T 1984
19、6-2005/ISO 10815: 1996 一-一一一斗-一一固B.7金属顶隧道一一一一-寸一-一一圄B.8混凝土顶隧道B. 1.3 明挖结构有钢结构或钢格栅支撑(见图B.9)，或者为钢筋混凝土结构。10 GB/T 19846-2005/ISO 10815: 1996 -一一一-，一一-一一B.2 近代隧道(1960年之后修建)B.2.1 深埋隧道B. 2.1.1 现浇混凝土隧道圄B.9钢混结构浅埋隧道/.年用混凝土(见图B.10)或钢筋泪凝土(无支撑拱或有钢筋)建造，具有或不具有仰拱封闭结构(见图B.11)。灌注混凝土一-一一一一闭合仰拱结构丰仁I 灌注混凝土一一一-一一一1= 非闭合仰拱
20、结构圄B.10 现浇混凝土隧道11 GB/T 19846-2005/ISO 10815: 1996 灌注混凝土B. 2.1.2 预制构这些隧道可能段或钢筋棍凝土拱12 固B.12 钢筋混凝土弧段隧道制仰拱(为弧B. 2. 2.1 拱形结这些隧道可GB/T 19846一2005/ISO10815: H 96 -一一一一斗，一一一一一圄B.14浅埋钢筋混凝土隧道13 GB/T 19846-2005/ISO 10815: 1996 B. 2. 2.2 矩形结构(钢筋混凝土)这些隧道可以是开敞的(没加预应力的钢筋混凝土板)，或者是封闭的(加有预应力的钢筋混凝土板)(见图B.15到B.17)。一一.L一
21、-一圄B.15 浅埋矩形钢筋混凝土结构固B.16浅埋矩形钢筋混凝土板结构14 B.2.3 沉管隧道见图B.18。GB/T 19846一2005/ISO10815:1996 圄B.17浅埋矩形钢筋混凝土无底板结构圈B.18钢筋混凝土沉管隧道水下混凝土浇注15 GB/T 19846-2005/ISO 10815: 1996 参考文献1 J DIN 4150-3: 1986 , Erschutterungen irn Bauwessen-Einwirkungen auf bauliche Anlagen. (Gerrnan Standard, also available in English: S
22、tructural vibration in buildings- Effects on structures. ) 2J ORE D 151 RP 8. Rapport dOffice de recherches et dessais de IUIC, Utrecht 3J FREDERICK, C. O. Railway-induced ground vibrations. Journal Rail International, October 1987 4J delle vibrazioni su arrnarnenti sper-5J Analysis. J ohn un 创Aum 町
23、町W侃lldnhu lln,1985 ,Chap.17 16 中华人民共和国国家标准机械振动到幸通过时引起铁路隧道内部振动的测量GB/T 19846-2005/ISO 10815: 1996 峰中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045网址电话:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销 开本880X1230 1/16 印张1.5字数33千字2005年12月第一版2005年12月第一次印刷奇峰书号:155066 1-26814 定价14.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533GB/T 19846-2005 -L.() FOF 。自mCON-s-同阁。
