国道g3线平川段维修改造工程中波阻板隔振效果试验研究

国道g3线平川段维修改造工程中波阻板隔振效果试验研究

随着城市化和现代产业的快速发展，环境污染问题日益频繁，其中人工振动引起的环境污染问题引起了社会各界的关注。人工振动造成的环境污染包括地基振动诱发的周边环境振动、地面长期沉降以及噪声污染等。地基是将振动从人工振源向周边环境传播的主要中间介质,通过地基引起的周边环境振动是人工振动污染的主要途径。地基振动对临近的建筑物、地下管线、精密仪器设备以及人们的生活工作环境具有不可忽视的影响自Chouw等提出在地基中设置一个类似的硬夹层,以形成一个有限尺寸的人工基岩进行隔振尽管对波阻板隔振性能的理论研究已有大量的成果,但在试验,尤其是原位测试方面积累的资料不是很多。为提高波阻板在实际工程中的应用,尚需进行大量的现场试验研究。本文通过现场试验,在卡车以及压路机等交通荷载作用下,对不同材料的波阻板的隔振效果进行比较研究,为波阻板在公路工程中的应用提供了一定的参考。1现场试验1.1波阻板材料组成试验中采用不同速度的满载卡车以及低幅和高幅振动的HAMM压路机作为振源。波阻板的尺寸均为长×宽×厚=2000mm×2000mm×500mm,波阻板的材料分别为素混凝土、泡沫夹芯和无砂混凝土。其中泡沫夹芯波阻板两侧混凝土板的厚度为150mm,夹芯层泡沫板的厚度为200mm。为了获得地表振动响应,试验使用TC-4850爆破测振仪进行振动信号采集,试验中将测振仪三向速度传感器用石膏粘接固定在测点处(如图1所示),三向速度传感器的z向垂直于地面,x、y向为水平面,且x方向与公路方向平行。1.2振动试验方案为了研究公路交通荷载下不同类型波阻板的隔振效果,在卡车速度分别为20km/h,40km/h,60km/h以及低幅和高幅振动的压路机激励下,试验依次进行了不设置波阻板的自由场振动测试、设置素混凝土波阻板、设置泡沫夹芯波阻板和无砂混凝土波阻板的主动隔振测试。每种情形下的测试都是用相同的试验测点,分布如图2所示。即在公路一侧由近及远依次设置1#-4#共4个测点,以获取交通荷载作用下,公路附近地表的振动速度和不同类型波阻板在各测点的隔振效果。1.3抗弯效应评价不同类型波阻板的隔振效果可以通过测点处的地表峰值速度2试验结果的分析2.1设置波阻板的真实图像为了分析行车荷载作用对公路附近地基振动的影响,采用约30t满载卡车以不同的行驶速度通过测试路段,以此来研究不同类型波阻板对移动荷载激励下的隔振效果。由于篇幅所限,图3-图5只给出了卡车速度为20km/h、40km/h、60km/h时,不同材料的波阻板各试验测点在z方向上的峰值速度随距离的变化曲线,图中垂直的实心线表示了波阻板的位置。从图中可以看出,对于自由场(无波阻板)由于地基的材料阻尼和几何阻尼作用,波在传播过程中随着距离的增大,其能量逐渐耗散,引发的地表振动响应也逐渐减弱。对于设置波阻板的情形,除了上述衰减外,由于弹性波在土层与波阻板交界面处发生复杂的反射和折射现象,加速了波的衰减,使得埋置波阻板后相同距离处的地表振动响应小于埋置波阻板之前的地表振动响应。从图3-图5可以看出,设置波阻板后测点z方向的峰值速度明显小于不设置波阻板时该点处的峰值,表明在公路行车荷载下波阻板能起到有效的地基隔振作用。对比不同材料的波阻板的试验结果可知,泡沫夹芯波阻板的隔振效果最好,无砂混凝土波阻板次之。通过图3-图5可以明显地看出,随着行车速度的增加,各类波阻板的隔振效果越显著。地面振动的隔振效果还可以通过速度振幅衰减系数进行评价。振幅衰减系数A为了进一步说明泡沫夹芯波阻板的隔振效果,图6给出了卡车速度为20km/h、40km/h、60km/h时,各测点z方向峰值速度振幅衰减系数A图中可以看出,在波阻板后各点的峰值速度振幅明显的降低。2.2压路机振动对波阻板隔振效果的影响在试验中采用了HAMM压路机在低幅以及高幅振动碾压激励下,采集了各测点的地面振动速度。图7和图8分别为压路机在低幅和高幅振动下,测点z方向的峰值速度随距离的变化曲线。从图中可以看出,无论是低幅还是高幅振动碾压,各类波阻板均起到一定的隔振效果,并且通过试验结果对比发现,泡沫夹芯波阻板的隔振效果最好,无砂混凝土波阻板次之。为了进一步评价泡沫夹芯波阻板的隔振效果,图9给出了压路机低幅和高幅振动下,设置泡沫夹芯波阻板场地测点z方向峰值速度和振幅衰减系数随距离的变化。从图中可以看出泡沫夹芯波阻板对于压路机荷载振源具有很好的隔振效