從Eurodyn2017會(huì)議看交通環(huán)境振動(dòng)的發(fā)展現(xiàn)況

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在土木工程領(lǐng)域,軌道交通環(huán)境振動(dòng)算是相對(duì)小眾的研究方向,國際上主要研究群體集中在歐洲、日本和中國。國際上該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)會(huì)議并不多,較為成規(guī)模的是東亞地區(qū)(以大陸為主)的環(huán)境振動(dòng)系列會(huì)議(ISEV),另一個(gè)即是歐洲結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)系列會(huì)議(Eurodyn)下設(shè)有較成規(guī)模的交通振動(dòng)分會(huì)場,其余會(huì)議多是聲學(xué)、鐵道工程和巖土工程等領(lǐng)域,參會(huì)同行人數(shù)相對(duì)較少。


第十屆歐洲結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)會(huì)議(Eurodyn2017)于本年度9月10-14日在意大利羅馬大學(xué)召開。筆者參與了為期兩天的交通振動(dòng)分會(huì)場報(bào)告討論及交流,并閱讀了本次會(huì)議的投稿文章。僅以拙筆拙見就本次會(huì)議上各國學(xué)者研究內(nèi)容及研究熱點(diǎn)做初淺分析。

本次與交通環(huán)境振動(dòng)為主題的報(bào)告共安排33場(少數(shù)報(bào)告演講者未出席會(huì)議),分布在“交通振動(dòng)”、“振動(dòng)控制”、“土結(jié)相互作用”、“移動(dòng)荷載問題”等幾個(gè)分會(huì)場。從報(bào)告數(shù)量上看,比利時(shí)和中國為4,丹麥和法國為3。從地區(qū)分布上看,亞洲投稿和參會(huì)相對(duì)較少,僅8場報(bào)告,畢竟是歐洲的主場,因此以下評(píng)述中的發(fā)展現(xiàn)況不能完全反應(yīng)亞洲地區(qū)的情況。

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從發(fā)文單位來看,投稿單位較為分散,絕大多數(shù)科研院所只投稿了1篇文章,這也與部分議題主席對(duì)同一單位同一母體摘要內(nèi)容的控制有關(guān)。發(fā)文單位最多的為比利時(shí)魯汶大學(xué)和北京交通大學(xué),為軌道交通環(huán)境振動(dòng)歐洲和亞洲的主力,均為4篇。此外,發(fā)文超過1篇的單位還有:丹麥奧爾堡大學(xué)(3篇)、波蘭克拉科夫理工大學(xué)(2篇)、挪威巖土工程研究所(2篇)、中國鐵道科學(xué)研究院(2篇,未派人員參會(huì))。其中,挪威巖土工程研究所是土動(dòng)力學(xué)和交通環(huán)境振動(dòng)的老牌科研單位;而丹麥奧爾堡大學(xué)此前主要是在彈性動(dòng)力學(xué)、土動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方面從事理論模型研究,本次會(huì)議的投稿集中涉及了交通振動(dòng)的應(yīng)用研究領(lǐng)域;而波蘭院校在該領(lǐng)域的論文此前鮮有見到,從其研究論文的涉及內(nèi)容和綜述來看,應(yīng)該與波蘭發(fā)展軌道交通的規(guī)劃有關(guān)。


從論文涉及的交通振源類型來看,最多的是地面客運(yùn)列車(包括常速、高速)、為12篇,其次是地下鐵道振源、為4篇,討論路面公交振源的有3篇,討論有關(guān)電車的有1篇,其余另有約一半的論文并沒有特定的交通振源類型作為背景依托。

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從研究內(nèi)容上看,討論減隔振問題和軌道動(dòng)力學(xué)的文章最多,分別有7篇;其次是討論振動(dòng)響應(yīng)分析、振源特性和預(yù)測模型及方法。減隔振的7篇文章中,4篇涉及到傳播路徑隔振,3篇涉及到振源及軌道減振,沒有涉及建筑被動(dòng)隔振的文章。

首先談?wù)剛鞑ヂ窂礁粽瘢撐纳婕皞鞑ヂ窂礁粽竦姆N類包括排樁、多排連續(xù)墻和地面堆載三種。僅從隔振方法和研究方法上,與過去幾年的研究相比沒有實(shí)質(zhì)性飛躍。基于數(shù)值計(jì)算,兩排墻效果略優(yōu)于單排墻的結(jié)論似乎也是情理之中的。

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比利時(shí)魯汶大學(xué) Van hoorickx et al 


地面堆載的方法是解決地表振源、在傳播路徑上改變阻抗提出的一種方法,該方法在歐盟資助的RIVAS項(xiàng)目中通過數(shù)值計(jì)算和現(xiàn)場測試給出了較為詳細(xì)的解答。本次會(huì)議有一篇從理論上討論該方法的文章,有些新意。

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阿聯(lián)酋扎耶德大學(xué) Peplow et al


此外,鐵科院的一篇文章通過數(shù)值計(jì)算討論了多排樁的隔振效果。多排樁或周期性排樁的理論和應(yīng)用是近年來北京交大和鐵科院一直在做的研究,目前國外同行較少對(duì)此進(jìn)行深入分析,該方法的應(yīng)用效果以及形成成套的設(shè)計(jì)優(yōu)化理論體系仍需要進(jìn)一步完善。

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中國鐵道科學(xué)研究院 Zhang et al


軌道振源減振,會(huì)議有兩個(gè)報(bào)告都涉及到了梯形軌枕。其中,北京交通大學(xué)利用浮置梯軌研究了預(yù)載質(zhì)量對(duì)軌道減振效果的影響。而日本鐵道研究所則匯報(bào)了有砟梯軌的減振效果研究。在環(huán)境振動(dòng)領(lǐng)域,日本學(xué)者一如日本其它領(lǐng)域一樣,較少在英文國際期刊上系統(tǒng)公布其研究成果。此次的匯報(bào)從室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算、現(xiàn)場測試等多個(gè)方面研究有砟梯軌,仍然體現(xiàn)了日本人以實(shí)驗(yàn)為依托的研究風(fēng)格以及細(xì)致的研究條例。總體結(jié)論上看,有砟梯軌仍然在低頻段有其獨(dú)特的減振優(yōu)勢,這和我國在廣州地鐵有砟梯軌測試的結(jié)論是一致的。

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北京交通大學(xué) Ma et al

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日本鐵道技術(shù)研究所 Watanabe et al

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日本鐵道技術(shù)研究所有砟梯軌減振性能匯報(bào)ppt


在振源特性研究方面,北京交通大學(xué)匯報(bào)了曲線段車軌耦合模型的研究進(jìn)展,將周期性理論應(yīng)用于求解曲線軌道動(dòng)力響應(yīng)的原創(chuàng)性方法得到與會(huì)專家的廣泛關(guān)注,被分會(huì)主席Degrande教授譽(yù)為分會(huì)報(bào)告中“最具吸引力”的研究。

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北京交通大學(xué)Du et al

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北京交通大學(xué)杜林林博士作報(bào)告


在預(yù)測模型和方法的研究上,比利時(shí)魯汶大學(xué)和葡萄牙波爾多大學(xué)依舊發(fā)揮了歐洲在該領(lǐng)域創(chuàng)新示范作用。針對(duì)2.5D模型和周期性模型難以考慮軌道剛度縱向漸變和突變的問題,比利時(shí)魯汶大學(xué)提出了一種基于波分析技術(shù)的分析多個(gè)耦合周期結(jié)構(gòu)的方法。

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比利時(shí)魯汶大學(xué)Germonpre et al

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比利時(shí)魯汶大學(xué)Lombaert教授做報(bào)告及ppt

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葡萄牙波爾多大學(xué)提出了一個(gè)預(yù)測建筑振動(dòng)和二次噪聲的模型。模型基于子結(jié)構(gòu)法,考慮整個(gè)傳播鏈的全部子系統(tǒng),利用2.5D有限元法模擬軌道-地層-建筑系統(tǒng),利用2.5DFEM-MFS(Method of Fundamental Solution)耦合法模擬二次噪聲.

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葡萄牙波爾多大學(xué)Cola?o et al

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 葡萄牙波爾多大學(xué)PPT


 交通引起建筑室內(nèi)振動(dòng)和噪聲問題也同樣受到其它學(xué)者關(guān)注,包括探索室內(nèi)噪聲與振動(dòng)規(guī)律以及建立相應(yīng)的振動(dòng)模型、聲振耦合模型等。但室內(nèi)振動(dòng)評(píng)價(jià)時(shí),各個(gè)國家仍存在指標(biāo)接口的問題,比如我國VLzmax和VLmax仍無法與歐洲三種主流指標(biāo)對(duì)接,而波蘭國內(nèi)采用的WODB指標(biāo)也是國際上較為陌生的。

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波蘭克拉科夫理工大學(xué) Koziol et al

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國材料與測試研究所Auersch博士做報(bào)告及PPT

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瑞典隆德大學(xué)Persson et al


本次會(huì)議的其它論文,還較為集中的反映出三個(gè)研究點(diǎn)和特征。

其一,是基于實(shí)測的混合預(yù)測方法進(jìn)一步受到各國的重視。越來越多的學(xué)者已經(jīng)意識(shí)到實(shí)測的傳遞函數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于過度簡化的理論模型。

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西班牙SENER Ingenieria y Sistemas, Sole & Huguenet et al


其二,是完美匹配層(PML)法的廣泛應(yīng)用。這應(yīng)該是繼無限元法外近年來逐漸流行的截?cái)噙吔缣幚淼内厔荩捅敬螘?huì)議來看,歐洲各國已較少采用粘彈性、彈性、粘性邊界來處理環(huán)境振動(dòng)邊界問題。

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其三,是研究軌枕吊空、局部損傷、剛度局部變化等因素對(duì)環(huán)境振動(dòng)影響。盡管停留在模型計(jì)算和過度簡化上,但顯然這一問題也受到關(guān)注。

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伊朗科技大學(xué)Esmaeili et al

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挪威巖土工程研究所 Kaynia et al


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