地鐵運行對國家大型地震工程模擬研究設施的振動影響分析

摘要： 天津地鐵6號線緊鄰天津大學北洋園校區(qū)，列車運行可能會對學校重要建（構）筑物產(chǎn)生不利振動影響。本文以距該線路較近的天津大學國家大型地震工程模擬研究設施為研究對象，對沿線場地以及設施建（構）筑物進行現(xiàn)場振動測試，研究了振動沿場地的衰減規(guī)律和設施建（構）筑物內振動控制點的振動水平；建立了隧道?場地?設施建（構）筑物整體有限元模型，開展了有/無河道（實際存在河道）情況下，場地以及設施建（構）筑物振動仿真模擬分析，著重探討了河道對場地和設施建（構）筑物的隔振情況。研究表明，由于天津軟土場地及河道的影響，場地豎向加速度衰減顯著，0～80 m衰減達97.33%；設施的大體積混凝土基礎及其底部樁基設計有利于基礎自身的振動控制；河道使得場地和設施大型振動臺基礎的加速度振幅分別降低40.87%和27.97%，場地頻譜在0～20 Hz和40～70 Hz區(qū)間出現(xiàn)明顯的“雙峰”現(xiàn)象。

關鍵詞： 地鐵列車；"現(xiàn)場振動測試；"有限元分析；"振動影響

中圖分類號： U231；"U260.11⁺1 """文獻標志碼： A """文章編號： 1004-4523（2024）11-1884-14

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2024.11.009

引""言

地鐵作為一種安全快捷的出行方式，具備能耗低、污染少等優(yōu)點，在解決城市交通問題方面具有重要的地位和作用。地鐵常穿越商業(yè)中心、居住區(qū)或文教區(qū)，由于振動引起的工程結構安全隱患^［1?4］、振動敏感設備無法正常使用^［5?8］和人體舒適度降低^［9?12］等問題十分突出，因而開展地鐵運行引起的場地振動衰減和建（構）筑物振動響應分析具有十分重要的意義。

目前，國內外學者通常采用經(jīng)驗法、數(shù)值法和現(xiàn)場測試法對地鐵運行下場地及建（構）筑物的振動影響開展研究。其中，經(jīng)驗法基于振動衰減的基本理論和測試數(shù)據(jù)，提出簡化的振動衰減預測公式"^［13?15］，如HUNT^［16］結合鐵路車輛和軌道現(xiàn)有模型，提出了一種能夠預測從鐵路到鄰近場地再到建筑物的振動方法，可用于定性或半定量計算分析，但無法全面考慮影響軌道交通振動的諸多因素^［17］。數(shù)值法具有較好便捷性，適用于多工況參數(shù)分析^［18?23］，如GUPTA等^［24］提出了一種利用耦合周期有限元?邊界元模型來預測地鐵對場地的振動影響，但數(shù)值法實施時需盡可能保證模型結構、基本假設和輸入?yún)?shù)與實際接近^［25］?，F(xiàn)場測試法結果最為準確^［26?30］，可作為校核和評判預測結果的標尺，如馮青松等^［31］基于廣州某車輛段實測，分析了列車運行引起試車線、咽喉區(qū)、檢修線區(qū)域的振動特性差異和衰減規(guī)律；DEGRANDE等^［32］基于倫敦某地鐵線路現(xiàn)場實測，研究了地鐵對公園鄰近場地的振動影響；李明航等^［33］對北京某地鐵線路的同一區(qū)間內2個斷面進行現(xiàn)場原位測試，從時域、頻域多角度出發(fā)，分析了振動源強的離散特征以及不同頻段的控制因素，但測試法實施時也容易受到各種客觀條件的制約和限制。

國家大型地震工程模擬研究設施距天津地鐵6號線最近距離僅80 m。此外，考慮天津濱海場地的軟土特性，地鐵振動對國家大型地震工程模擬設施振動的影響是一項十分值得開展的研究。本文采用現(xiàn)場測試結合數(shù)值模擬的方法開展了振動影響研究。首先，選取設施中的大型振動臺基礎、水下振動臺基礎和仿真中心為研究對象，設計現(xiàn)場振動測試方案并使用CMG?5TCDE強震儀進行了現(xiàn)場振動測試，分析了地鐵運行引起場地的振動衰減規(guī)律及其對設施建（構）筑物的振動影響；然后采用有限元分析軟件ABAQUS建立了有/無河道情況的隧道?場地?設施建（構）筑物整體有限元模型，將振動測試結果與數(shù)值模擬結果對比，驗證了模型的精度并進一步分析了河道的隔振效率。研究可為開展地鐵運行對天津大學內具有振動控制要求的建（構）筑物的振動影響評估和減隔振方案分析提供參考。

1 場地及設施建（構）筑物振動測試

1.1 測試對象及測試場地

“十三五”國家重大科技基礎設施“國家大型地震工程模擬研究設施”位于天津大學北洋園校區(qū)西南側，設施規(guī)劃用地面積約66000 m²，包括實驗中心和仿真中心，分別如圖1（a）和（b）所示。其中，實驗中心內包括大型地震模擬振動臺（臺面尺寸為20 m×16 m，最大載重為1350 t，滿載水平最大加速度為1.5g，滿載豎向最大加速度為2.0g）、水下可移動雙子臺振動臺臺陣（臺面尺寸為6 m×6 m，最大載重為150 t，滿載水平最大加速度為1.5g，滿載豎向最大加速度為2.0g）和高水平造波造流試驗水池及配套設施等。仿真中心則配備試驗測試分析設備，可為設施科學研究提供高性能計算、數(shù)值計算、仿真分析、智能可視化分析、大數(shù)據(jù)分析及開放共享等功能。大型振動臺基礎和水下基礎均為振動臺核心大體積混凝土與周邊鋼筋混凝土框架結構，底部均采用樁基礎設計；仿真中心為鋼框架結構，底部采用樁基礎設計。

設施位于天津地鐵6號線二期北部。其中，實驗中心的大型振動臺基礎和水下振動臺基礎均與地鐵線路平行，分別距地鐵中心線100和80 m左右；仿真中心與地鐵線路呈5°夾角，距線路90 m左右。鑒于設施距地鐵振動源較近且地鐵運行可能會對其造成不利振動影響，選取大型振動臺基礎、水下振動臺基礎和仿真中心為測試對象。現(xiàn)場布置如圖1（c）所示。

1.2 測試儀器

測試儀器選用英國Guralp Systems公司生產(chǎn)的CMG?5TCDE一體化強震儀（內部的加速度計包含三個獨立的用于測量垂直、南北、東西方向的三個傳感器，最高采樣頻率可達1000 Hz），該儀器配置Scream軟件與數(shù)據(jù)分析處理軟件ART3，可完成從測試到數(shù)據(jù)后處理的一體化操作。振動測試儀器與配套設備如圖2所示。

依據(jù)文獻［31］中的研究，地鐵運行產(chǎn)生的振動主要集中在30～80 Hz。由于數(shù)據(jù)在進行離散化時會產(chǎn)生頻率混疊現(xiàn)象，依據(jù)奈奎斯特采樣定理（當采樣頻率大于信號中最高頻率的2倍時，采樣得到的數(shù)字信號就能夠較為完整地保留信號的原始信息），將此次測試的采樣頻率定為200 Hz。

1.3 測點布置

為了研究地鐵振動沿場地的衰減規(guī)律及振動對設施建（構）筑物的影響，振動測點分別布置在沿線場地、設施實驗中心內的水下振動臺基礎和大型振動臺基礎、設施仿真中心內。場地測點的測振次數(shù)按照《城市區(qū)域環(huán)境振動測量方法》（GB 10071―88）^［34］規(guī)定，每個測點連續(xù)測量20次，取算術平均值（下文相同）。設施地震模擬振動臺基礎的測振次數(shù)參考《建筑工程容許振動標準》（GB 50868―2013）^［35］規(guī)定，每個測點連續(xù)測量5次。設施仿真中心的測振次數(shù)參考《住宅建筑室內振動限值及其測量方法標準》（GB/T 50355―2018）^［36］規(guī)定，每個測點連續(xù)測量5次。測點整體布置如圖3所示。

1.3.1 場地測點布置

地鐵6號線距水下振動臺基礎最近距離僅80 m，為盡可能分析場地振動衰減規(guī)律，場地測點布置如圖3（a）所示：沿地鐵?水下振動臺基礎線路上每隔20 m布置一個測點，共5個測點，并標記為0 m測點、20 m測點、40 m測點、60 m測點和80 m測點，其中0 m測點代表地鐵線路正上方，80 m測點接近水下振動臺基礎，可作為振動由場地傳至設施建（構）筑物前的狀態(tài)參考，測量豎向加速度。

1.3.2 設施大型振動臺和水下振動臺基礎測點布置

參考《建筑工程容許振動標準》（GB 50868―2013）^［35］對振動試驗臺振動控制點的相關規(guī)定，選取基礎中心和作動器底座附近（基礎中心和作動器位置近似視為同一測點）、靠近地鐵線路一側的兩個角點（東南角點、西南角點）作為振動測試點，如圖3（b）和（c）所示，測量水平向和豎向加速度。

1.3.3 設施仿真中心測點布置

同樣地，參考《建筑工程容許振動標準》（GB 50868―2013）^［35］對建筑結構振動評價位置的相關規(guī)定，選取仿真中心建筑物室內地面中央作為振動測試點，測量豎向加速度。其中仿真中心共4個建筑層，每層樓空間結構布置基本相同，測點布置于每層的相同位置處，如圖3（d）所示，測量豎向加速度。

2 場地振動衰減及設施建（構）筑物振動響應分析

2.1 場地振動衰減分析

圖4給出了場地豎向加速度實測結果。由于場地土為軟土且20～40 m處存在河道，場地豎向振動衰減迅速，距線路正上方20，40和80 m處的加速度衰減率分別達到了67.25%，91.39%和97.33%。此外，場地各個測點的背景振動相近且幅值均小于80 m測點實測結果的20%，場地的背景振動對測試結果影響較小，地鐵可認為是天津大學北洋園校區(qū)在建設施周邊的主要環(huán)境振動源。

場地0，40和80 m位置振動加速度頻譜如圖5所示。對比可知，隨著距離的增加，場地振動主頻段呈現(xiàn)由高頻向低頻遷移、由集中到分散的情況。如0 m近場位置振動主頻段集中分布在50～70 Hz內，80 m測點處的振動主頻段分布在0～40 Hz內。值得注意的是，40 m測點處的振動主頻出現(xiàn)在40～70 Hz區(qū)間，但振動波在0～20 Hz頻段存在放大效應導致頻譜圖像出現(xiàn)了明顯的“雙峰”現(xiàn)象，推測出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是受河道局部地形產(chǎn)生波的反射疊加效應^［37］。

2.2 振動臺基礎振動響應分析

表1給出了大型振動臺基礎、水下振動臺基礎測點的加速度、速度、位移實測振動峰值（采用積分的方式將加速度測量結果轉化為速度和位移）。分析可知，大型振動臺基礎和水下振動臺基礎最大振動加速度、速度和位移均出現(xiàn)在西南角點位置且振動方向均為豎向，地鐵6號線運行對天津大學地震模擬振動臺的正常使用影響較小。此外，水下振動臺基礎西南角點及其緊鄰80 m處場地地表點的振動加速度分別為1.93和2.45 mm/s²，振動由場地傳至結構內部后峰值加速度下降21.2%，表明目前基礎設計采用的大體積混凝土及其底部樁基等設計有利于基礎自身振動的控制。

2.3 仿真中心振動響應分析

圖6給出了仿真中心測點的Z振級（概念及計算公式參考文獻［17］）實測結果。對比各層測點的振動響應可知，由于地鐵6號線和仿真中心建筑長軸方向存在5°左右的夾角（1?1～1?4號測點距線路最近，3?1～3?4號測點距線路最遠），同層不同測點的Z振級相差約4～5 dB。隨著樓層增加，仿真中心的Z振級出現(xiàn)先減小后增大的趨勢。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因為振動波在樓層間的傳遞主要是通過框架柱和墻體向上傳播，受到不同入射波和反射波疊加的影響，樓板的振動并非隨著樓層的增加呈現(xiàn)單調性的增加或減小。并且仿真中心只有4個結構層，向上傳遞的振動波尚未經(jīng)結構阻尼充分耗散，因此Z振級最大處出現(xiàn)在頂層，如果樓層繼續(xù)增加，Z振級或將再次出現(xiàn)減小的趨勢。此外，由于仿真中心底部樁基礎增大了整體的質量和剛度，不易被激振，各樓層間的Z振級變化幅度最大僅為1.72 dB，相似工況下的低層框架結構振動影響測試可僅選取振動響應較大的首層和頂層處位置開展。

3 精細化數(shù)值模擬與河道隔振效率分析

3.1 精細化有限元模型的建立

3.1.1 幾何模型及網(wǎng)格劃分

為了分析河道對場地及設施建（構）筑物的隔振效率，本文利用大型通用有限元軟件ABAQUS，建立有/無河道兩種工況下的有限元對比分析模型。

設施實驗中心的大型振動臺基礎和水下振動臺基礎平面尺寸分別為105 m×95 m和145 m×122 m，基底大部埋深為15.2 m，底部均采用混凝土樁基礎。設施仿真中心層高3.1 m，共4層，底部同樣采用混凝土樁基礎。簡化后設施建（構）筑物構件的幾何參數(shù)如表2所示。模型中大體積混凝土基礎采用C3D8實體單元分層分構件精細化模擬，梁、柱和樁均采用B31梁單元，樓板采用S4殼單元，根據(jù)文獻［38］的研究確定網(wǎng)格尺寸為1 m。

隧道外徑d₁=6.6 m，內徑d₂=6 m，圓形襯砌厚0.3 m，埋置深度d=13.2 m，運行車速約為60 km/h。仰拱回填混凝土的厚度h=1.5 m，輪軌間距L=1.475 m，隧道間距為7 m。此外，軌枕為2500 mm×220 mm×160 mm的長方體，軌道為T60型，簡化為圖7所示工字型截面建模，單位長度質量為m=60.64 kg。模型中隧道襯砌以及隧道仰拱回填混凝土模型采用C3D8實體單元，鋼軌采用B31梁單元，網(wǎng)格尺寸為0.22 m。

場地模型尺寸設為70 m×60 m×360 m（垂向深度×軸向長度×水平寬度），采用C3D8實體單元，綜合考慮材料剪切波速、地鐵振動頻率及其計算效率的影響，確定場地的網(wǎng)格尺寸為0.22～4 m。整體及各部分有限元模型示意圖如圖8所示。

3.1.2 材料參數(shù)

設施中的大型振動臺基礎、水下振動臺基礎采用C30混凝土，仿真中心主體結構采用Q355。材料阻尼比均取為0.05，實際計算時采用瑞利阻尼并根據(jù)文獻［39］方法確定，相關材料參數(shù)如表3所示。

隧道內仰拱回填混凝土采用C30混凝土，襯砌和軌枕采用C50混凝土（考慮到本文采用的整體建模方法會增大隧道結構整體強度，計算時將隧道襯砌與仰拱回填混凝土的混凝土彈性模量乘以折減系數(shù)0.75^［40］），各部件材料參數(shù)如表4所示。

依照《建筑抗震設計規(guī)范》（GB 50011―2016）^［41］第4.1.4條規(guī)定中對基巖剪切波速的要求，結合地勘數(shù)據(jù)確定場地覆蓋層厚度為70 m。為便于建模計算，將剪切波速相似的土層合并劃歸為9層，阻尼比近似統(tǒng)一為0.01，同樣采用文獻［38］方法確定實際計算的瑞利阻尼系數(shù)為α=0.124，β=3.15×10^-5，其他參數(shù)如表5所示。

3.1.3 接觸條件

設施建（構）筑物均采用樁基礎，在場地土層中通過內置區(qū)域約束設置接觸。為了較好還原力在各個實體之間的傳遞過程，振動臺基礎和土體之間，以及土體和隧道之間采用面面接觸，法向采取硬接觸，切向根據(jù)材料間摩擦系數(shù)定義罰函數(shù)接觸，仰拱回填混凝土和軌枕以及軌枕和鋼軌之間采用綁定約束。

此外，由于鋼筋混凝土建筑結構在地鐵振動中的變形可以忽略不計，結構在受力變形過程中梁柱節(jié)點處的夾角保持不變，本文研究的目標建筑均可假定為剛性節(jié)點，因此本文將仿真中心的梁柱板樁等各構件合并成一個部件，并在ABAQUS的Property模塊中使用Stringer功能以實現(xiàn)梁柱結構的連接。大型振動臺基礎和水下振動臺基礎均采用整體現(xiàn)澆施工工藝，因此分層建立的構件模型之間采用綁定約束。

3.1.4 邊界條件

為避免有限元模擬時，列車引發(fā)的振動波傳至場地模型邊緣時產(chǎn)生反射波對場地內部區(qū)域造成影響，本文采用三維黏彈性邊界來減小截斷邊界的影響，實現(xiàn)方法為分別沿三個坐標軸方向，在邊界節(jié)點處設置三個坐標方向的彈簧和阻尼單元。以邊界上某節(jié)點b為例，彈簧剛度和阻尼可以表示為^［42］：

式中""K_bn和K_bt分別為黏彈性邊界法向和切向的彈簧剛度；C_bn和C_bt分別為黏彈性邊界法向和切向的阻尼系數(shù)；G為介質的剪切模量；A_b為邊界節(jié)點的影響面積，即圖9虛線所包圍的部分；為介質質量密度；c_P和c_S分別為介質的P波和S波波速；和分別為法向和切向彈簧的修正系數(shù)，本文采用文獻［43］的推薦值，；R為散射波源到人工邊界節(jié)點的距離，計算時取模型的長、寬和高的一半的平方和開方。

具體實施時，采用文獻［44］研究成果，通過對ABAQUS軟件進行二次開發(fā)，運用Python編程輸入每層土參數(shù)（密度、剪切波速和壓縮波速等）并計算每層土的彈簧剛度、阻尼以及單元影響面積，批量化自動設置各土層的彈簧和阻尼參數(shù)，施加后的整體模型以及三維黏彈性邊界示意如圖9所示。

3.1.5 荷載施加

天津地鐵6號線采用地鐵A型車，6輛編組。A型車廂車身質量為44000 kg，轉向架質量為2418 kg，輪對質量為1150 kg，其他相關參數(shù)如圖10所示。

地鐵列車輪載的模擬方法采用激振力函數(shù)法^［43］，此方法綜合考慮了地鐵列車振動性質、軌道不平順、車速以及荷載工況等影響因素，具體公式為：

式中""為列車振動荷載；F為車輪靜載；為考慮列車軌道不平順所產(chǎn)生的荷載，為所對應的圓頻率。

式中""為列車的簧下質量；為列車平穩(wěn)性參數(shù)；為作用到線路上的動力附加荷載和波形磨耗；v_i表示列車速度。

根據(jù)天津地鐵線路的實際軌道狀況，分別取三種典型不平順波長和相應矢高：L₁=10 m，q₁=5 mm；L₂=2 m，q₂=0.4 mm；L₃=0.4 m，q₃=0.08 mm。結合上述參數(shù)取值和公式（2）即可得到各個列車時速下的地鐵振動荷載時程曲線。本文模擬的列車運行工況時速為60 km/h，計算得到相應時程曲線如圖11所示。為了模擬列車荷載的移動，利用ABAQUS自帶的DLOAD子程序實現(xiàn)列車荷載的施加。通過編寫子程序語句輸入荷載的時程關系以及荷載作用位置隨時間的變化關系，以此實現(xiàn)移動輪載的施加。

3.2 振動響應對比分析

3.2.1 場地振動響應對比分析

場地振動對比分析點位的選取如圖3所示（下文基礎和仿真中心的對比分析點位均與測試點位相同），0～80 m共5個分析點的振動實測結果與有限元計算模擬結果（包括場地模型挖出河道和未挖出河道兩種模擬工況）匯總如圖12所示，圖13和14分別給出了場地振動衰減曲線和加速度頻譜。

對比圖12～14中實測與含河道工況的數(shù)值模擬結果可知，場地各個分析點的振動加速度誤差最大為16.8%，Z振級誤差最大為4.26%，加速度頻譜也基本保持一致，為無河道工況數(shù)值模擬結果以及后續(xù)對比分析提供了一定的精度保證。由圖13的衰減曲線可以明顯看出0和20 m分析點的實測結果略大于模擬結果，40～80 m分析點的實測結果反而小于模擬結果。誤差原因主要是實際測試中下行線列車引起場地振動的時段會和上行線列車的振動時段部分重合，雙向列車運行的共同作用導致近場范圍的振動偏大，而實際河道填充水且地形存在一定起伏，使得實測結果的隔振效率優(yōu)于數(shù)值模擬結果。

對比圖12和13中有/無河道工況的數(shù)值模擬結果可知，場地振動響應在20 m河道位置處開始出現(xiàn)明顯分支，40 m位置處有/無河道情況下的加速度分別為11.77和6.96 mm/s²，緊鄰河道位置場地的振幅降低40.87%。對比圖14中頻譜結果可知，0和80 m處場地振動頻譜的峰值和主振頻率基本吻合。有河道情況場地加速度頻譜主頻段在0～20 Hz 和40～70 Hz，較無河道情況存在明顯的“雙峰”現(xiàn)象，這也驗證了本文2.1節(jié)的相關結論。

3.2.2 振動臺基礎振動響應對比分析

大型振動臺和水下振動臺基礎各個分析點的實測結果與有限元模擬結果（包括場地模型挖出河道和未挖出河道兩種模擬工況）如圖15和16所示。

由圖15和16可知，大型振動臺基礎和水下振動臺基礎的加速度、速度、位移響應最大值方向均出現(xiàn)在豎向，加速度振幅分別降低27.97%和15.25%。由此可知，除2.2節(jié)所述大體積混凝土基礎及其底部樁基設計外，河道的存在同樣有利于基礎的振動控制。

3.2.3 仿真中心振動響應對比分析

仿真中心各個分析點的振動實測結果與有限元計算模擬結果（包括場地模型挖出河道和未挖出河道兩種模擬工況）匯總如圖17所示。對比實測與含河道工況的數(shù)值模擬結果可知，無河道情況下仿真中心各層Z振級較有河道情況增大約1～4 dB，最大值為54.66 dB。此外，隨著樓層增加，仿真中心的Z振級出現(xiàn)先減小后增大的現(xiàn)象，原因同2.3節(jié)所述。

4 結""論

針對天津地鐵6號線可能會對臨近天津大學北洋園校區(qū)國家大型地震工程模擬研究設施建（構）筑物產(chǎn)生不利振動影響，本文采用現(xiàn)場測試和數(shù)值模擬相結合的方法，首先對沿線場地及設施建（構）筑物進行現(xiàn)場振動測試，分析了振動沿場地的衰減規(guī)律和設施建（構）筑物內振動控制點的振動水平，并論證了各建（構）筑物的振動響應均滿足規(guī)范要求，確保了振動臺的正常使用和仿真中心的人員舒適度能得到滿足；然后采用大型有限元軟件ABAQUS開展了有/無河道情況下的隧道?場地?設施建（構）筑物全過程地鐵振動有限元數(shù)值仿真模擬，著重探討了河道對沿線場地及設施建（構）筑物的隔振效率，得到了如下結論：

（1）由于場地土為軟土且20～40 m處存在河道的影響，場地振動衰減迅速，40和80 m位置處的豎向振動加速度衰減率分別達到了91.39%和97.33%。

（2）由于基礎大體積混凝土及其底部樁基等設計有利于基礎自身的振動控制，水下振動臺基礎西南角點的加速度幅值由鄰近地表點的2.45降至1.93 mm/s²。

（3）仿真中心為含樁基礎的框架結構，受到不同入射波和反射波疊加的影響，測試Z振級隨樓層升高呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。此外，底部樁基礎增大了整體的質量和剛度，使得各樓層間的Z振級變化最大僅為1.72 dB，相似工況下的低層框架結構振動影響測試可僅選取振動響應較大的首層和頂層處位置開展。

（4）對比有/無河道的場地及設施建（構）筑物振動響應，場地振動在20 m河道位置開始出現(xiàn)明顯分支，場地和設施大型振動臺基礎的加速度振幅分別降低40.87%和27.97%。

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Analysis of the vibration effects of metro operation on the national facility for earthquake engineering simulation

BA"Zhen-ning^{1，2，3}，"FU"Zhan-yuan^1，3，"HAN"Qing-hua^1，2，3，"LIANG"Jian-wen^{1，2，3}，"LIU"You-kai³

（1. Key Laboratory of Earthquake Engineering Simulation and Seismic Resilience of China Earthquake Administration，"Tianjin University，"Tianjin 300350，"China；"2. Key Laboratory of Coast Civil Structure Safety of China Ministry of Education，"Tianjin University，"Tianjin 300350，"China；"3. School of Civil Engineering，"Tianjin University，"Tianjin 300350，"China）

Abstract： Tianjin Metro Line 6 is adjacent to Beiyangyuan Campus of Tianjin University，"and the train operation may cause adverse vibration effects on important infrastructures of the campus. In this paper，"the National Facility for Earthquake Engineering Simulation of Tianjin University，"which is close to the line，"is taken as the research object. Firstly，"the site vibration test is carried out on the sites distributed along the line and the adjacent constructions，"through which the vibration attenuation law along the site and the vibration level of the control points in the constructions are studied. Furthermore，"a whole process finite element model of tunneling-site-facility constructions is established，"and the vibration simulation analysis of site and facility constructions is carried out considering whether the protected river exists or not （actually there is a protected river）. The vibration isolation efficiency of the protected river is emphatically discussed. The research shows that the vibration impact of the operation of Tianjin Metro Line 6 on the large-scale earthquake engineering simulation research facilities of Tianjin University meets the limit requirements of the code. Affected by Tianjin soft soil and the protected river，"the vertical acceleration attenuation of the site is significant，"and the attenuation rate reaches 97.33% from 0m to 80 m. The design of the mass concrete foundation of the facility and its bottom pile foundation is helpful to the vibration control of the foundation itself. Due to the presence of protected river，"the amplitude of the site and the large shaking table foundations was reduced by 40.87% and 27.97%，"and the frequency spectrum of the site showed obvious “double peak”"phenomenon in 0～20 Hz and 40～80 Hz bands.

Key words： metro train；"field measurement of vibration；"finite element analysis；"vibration influence

作者簡介： 巴振寧（1980―），男，博士，教授。E-mail："bazhenning_001@163.com。