【摘要】：在軌道交通建設當中,高架線路由于占地面積少及工后沉降小等優(yōu)點廣泛運用于各大交通主線中。但也因此帶來相應的問題,相比于普通線路高架線路對沿線產生的噪聲有著明顯的增加,相關研究表明,其增加量最高可達20dBA。從而給沿線居民的生活帶來嚴重的影響,以致受到大量居民投訴。若任其發(fā)展,日后必會對鐵路的發(fā)展形成制約,因此,深入研究高架線路產生噪聲的機理并制定相應對策降低噪聲大小是非常有必要的。高架線路噪聲來源主要有輪軌噪聲、空氣動力噪聲及橋梁結構振動噪聲,本文以橋梁結構振動噪聲為切入點,采用模型試驗方法對高架箱梁振動特性進行研究。模型試驗以京滬高鐵32m高架簡支箱梁為原型,制作10:1縮尺模型為試驗對象。論文的主要研究內容及所得結論如下:(1)利用量綱分析法確定本模型實驗的相似關系,并根據推導所得的相似關系確定試驗最終采用灌漿料制作縮尺模型。確定制作材料之后,開始進行縮尺模型制作,這一過程包過確定縮尺模型截面尺寸、進行截面配筋設計、縮尺模型模板制作及模型澆筑一系列的工作,并制作縮尺橋墩用于支撐縮尺模型,以及設置相應的支座連接橋墩與梁體,最后完成整個高架箱梁縮尺模型的成型。從整個縮尺模型的制作過程說明灌漿料作為橋梁縮尺模型的制作材料是合適的。(2)利用有限元軟件建立高架箱梁原型有限元模型,分別進行模態(tài)分析及諧響應分析。從模態(tài)分析結果發(fā)現高架箱梁無論是在有約束或是無約束狀態(tài)得到的前30階模態(tài)頻率值都在70Hz以內,說明高架箱梁的振動以低頻為主。諧響應分析結果表明,振動在高架箱梁中由頂板傳遞至箱梁其他部位時,振動衰減情況不僅與所傳遞至的部位有關,同時也隨對應頻率變化而變化;從縱向傳遞結果來看,振動由跨中傳遞至端部時,端部振動會有所增加。同時,為驗證高架箱梁原型與縮尺模型在有限元計算環(huán)境中兩者的振動特性是否符合相似關系,建立高架箱梁縮尺模型有限元模型進行模態(tài)及諧響應分析。對比兩者結果表明兩者振動特性基本符合相似關系,尤其是模態(tài)對比發(fā)現分析所提取的30階模態(tài)頻率值誤差基本都在0.1%以內,說明有限元計算環(huán)境中原型與模型在振動特性方面具有較高的相似性。(3)測試高架箱梁縮尺模型自由邊界條件下的自由模態(tài),實驗通過預實驗分析確定布點位置,采用激振器法進行識別,共識別出6階模態(tài)分別對應有限元自由模態(tài)的第1、2、3、5、7、8階模態(tài)。有限元結果與測試結果進行相關性分析表明,前兩節(jié)模態(tài)的MAC值在90%以上,第5階模態(tài)的MAC值較低在58%左右,說明本試驗模型的正確性以及與原型之間的在模態(tài)方面具有一定的相似性。約束模態(tài)測試結果與有限元結果對應的模態(tài)偏差較大,說明有限元中采用梁單元模擬高架箱梁支座具有一定的局限性。(4)測試高架箱梁縮尺模型在橡膠墊塊支撐下的加速度導納表明,振動由頂板傳遞至箱梁其他部位的振動衰減量與對應的頻率大小有關,但表現出的變化趨勢與有限元分析結果不一致,進一步說明有限元中對支座的模擬還有待優(yōu)化。對箱梁縮尺模型在不同剛度支撐下的加速度導納測試結果顯示,在300Hz以內剛度值的變化對振動影響較小,300Hz以上頻率段結果顯示,橡膠墊塊的剛度值對箱梁縮尺模型振動的影響會隨著頻率的變化而變化且與支撐墊塊面積大小有關。
【圖文】：

高架箱梁縮尺模型作為本實驗的實驗對象，縮尺模型的制作應該參照原型進行，以確保試驗的正確性。本章首先介紹原型箱梁的一些概況，然后介紹本實驗縮尺模型的制作過程，這一過程包過：模型橋制作材料的選擇、模型橋截面設計、模型橋截面配筋及模型橋的澆筑及成型。3.1 高架箱梁原型概述本試驗所用的縮尺模型是以京滬高鐵 32m 箱梁作為原型，按照原型尺寸的 10:1 比例進行設計制作的。京滬高鐵全線總長約 1318km，其中橋梁結構的總長約為 1140km，占全線總長的 86.5%。在京滬高鐵建設過程中，為了加快施工進度橋梁大多采用預制的預應力鋼筋混凝土雙線整孔箱梁，結構形式主要有簡支梁和連續(xù)梁兩種。其中簡支梁大多為預制，根據長度分為 24m 和 32m 兩種，而大部分都采用 32m 簡支梁進行鋪設。當然這不僅是京滬高鐵線路如此，在其他很多線路及城市高架線路建設過程中也是如此，因此選擇 32m 簡支箱梁作為研究對象其研究成果更具代表意義。圖 3-1 為京滬 32m 箱梁的截面尺寸。

最后利用灌漿料試塊在承受壓力時，應力應變關系遵循胡克定律的原理確定灌漿料的彈性模量，圖3-2（b）為彈性模量實驗過程。（a） 抗壓實驗 （b） 彈性模量實驗圖 3-2 灌漿料試塊實驗Fig.3-2 Test Piece of Grouting Material實驗結果：測得灌漿料抗壓強度值為：42.82Mpa，彈性模量值為：30Gpa。2.灌漿料密度確定灌漿料密度確定方法，，通過稱重 6 塊立方體試塊及 6 塊棱柱體的質量，再利用質量、體積及密度之間的關系得到 12 組數據如表 3-1 所示，再求其平均值作為灌漿料的密度，最終得到其密度為：2203.7kg/m3。
【學位授予單位】：華東交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：U441.3;U446.1

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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本文編號：2581507