【摘要】：由于鐵路運(yùn)輸具有運(yùn)輸能力大、運(yùn)輸速度快、運(yùn)輸成本低、占地少、能耗低、通用性好、安全可靠、準(zhǔn)點(diǎn)率高、受自然環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn),已成為最重要的交通運(yùn)輸方式之一。自2003年我國(guó)開通第一條高鐵以來,高鐵建設(shè)在全國(guó)各地正蓬勃開展。隨著我國(guó)高速鐵路和城際交通的快速發(fā)展,在帶動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、給人們的出行帶來方便的同時(shí),其產(chǎn)生的噪聲問題正在不斷影響著人們的生活,且隨著人們生活水平的不斷提高,人們對(duì)這個(gè)問題的關(guān)注度也越來越高。另一方面,與路基區(qū)段相比,橋梁區(qū)段的噪聲更為突出,且在我國(guó)軌道交通的線路中橋梁所占的比例很高,因此對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)和噪聲傳播規(guī)律及減振降噪措施進(jìn)行研究具有重大意義。連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋由于它的跨度相比其它橋梁來說更大,因此在軌道交通中連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋的使用也越來越頻繁,但其產(chǎn)生的噪聲對(duì)人體的危害很大,引起了沿線居民的大量投訴,這也是制約其發(fā)展的重要因素。本文針對(duì)連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋結(jié)構(gòu)噪聲的產(chǎn)生和傳播規(guī)律及減振降噪措施開展相關(guān)研究工作。本文基于聲固耦合理論,結(jié)合有限元法(FEM)、統(tǒng)計(jì)能量法(SEA)各自的優(yōu)點(diǎn),采用FE-SEA混合法建立了連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測(cè)模型。將模型分為FE、SEA子系統(tǒng),這樣既能避免有限元法(FEM)算高頻時(shí)計(jì)算效率低下的問題又能彌補(bǔ)統(tǒng)計(jì)能量法(SEA)算低頻時(shí)不精確的問題,很好的解決了計(jì)算效率與計(jì)算精度的矛盾。本文的主要工作如下:(1)介紹了我國(guó)軌道交通的發(fā)展現(xiàn)狀和橋梁振動(dòng)與噪聲的研究現(xiàn)狀,闡述了對(duì)連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋進(jìn)行振動(dòng)與噪聲及減振降噪措施研究的必要性,指出了現(xiàn)階段對(duì)連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋噪聲研究的不足,也介紹了FE-SEA混合法的基本理論及橋梁結(jié)構(gòu)聲輻射理論,最后再介紹本文主要的研究?jī)?nèi)容。(2)首先基于車輛-軌道-橋梁耦合動(dòng)力學(xué)理論,通過SIMPACK軟件建立車-軌-橋耦合模型,以軌道高低不平順為激勵(lì),求得時(shí)域內(nèi)的垂向扣件力,再經(jīng)過FFT變換求得頻域內(nèi)的垂向1/3倍頻程扣件力。(3)運(yùn)用VA one軟件建立連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋模型。依據(jù)連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋各板塊在不同頻段內(nèi)的彎曲模態(tài)數(shù)是否大于5,分頻段建立橋梁模型,且鋼-混結(jié)合梁橋的結(jié)構(gòu)噪聲主要為中高頻。因此,在20Hz~200Hz建立FE-SEA混合模型,200Hz~1600Hz建立SEA模型,并將頻率內(nèi)的垂向1/3倍頻程扣件力加載到橋面板上。(4)通過仿真分析當(dāng)列車時(shí)速為200 km/h時(shí),連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋在20Hz~1600Hz頻域范圍內(nèi)各板塊的振動(dòng)響應(yīng)。再根據(jù)聲輻射理論,分析橋梁結(jié)構(gòu)噪聲的聲壓級(jí)及傳播規(guī)律,同時(shí)分析橋梁各板塊的聲貢獻(xiàn)量,得出連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋振動(dòng)響應(yīng)與結(jié)構(gòu)噪聲輻射的最關(guān)鍵板塊。(5)通過仿真分析當(dāng)列車時(shí)速分別為200km/h、250km/h、300km/h三種工況連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋在20Hz~1600Hz頻域范圍內(nèi)振動(dòng)速度級(jí)、振動(dòng)加速度級(jí)、聲壓級(jí)、聲壓貢獻(xiàn)量、振動(dòng)能量級(jí)以及振動(dòng)功率損失等的變化情況,得出不同車速的列車對(duì)連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋振動(dòng)與結(jié)構(gòu)噪聲的影響規(guī)律。(6)通過仿真分析當(dāng)橋上列車分別以單向行駛、雙向行駛通過時(shí),連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋在20Hz~1600Hz頻域范圍內(nèi)振動(dòng)速度級(jí)、振動(dòng)加速度級(jí)、聲壓級(jí)、聲壓貢獻(xiàn)量、振動(dòng)能量級(jí)以及振動(dòng)功率損失等的變化情況,得出橋上列車單、雙向行駛時(shí)對(duì)連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋振動(dòng)與結(jié)構(gòu)噪聲的影響規(guī)律。(7)根據(jù)連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋的局部振動(dòng)及結(jié)構(gòu)噪聲聲輻射特性,分析當(dāng)材料參數(shù)、截面尺寸等變化時(shí),橋梁的振動(dòng)響應(yīng)及結(jié)構(gòu)噪聲的變化情況,從而總結(jié)出各參數(shù)對(duì)連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋結(jié)構(gòu)噪聲的影響規(guī)律,最終提出在保證橋梁結(jié)構(gòu)安全可靠的前提下各參數(shù)的最優(yōu)選取范圍建議,為連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋的減振降噪提供可靠的依據(jù)。
【圖文】：

（1）本課題以某鐵路線路上的連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋?yàn)檠芯繉?duì)象，通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì) FE-SEA 混合法的基本理論進(jìn)行了研究，并基于 FE-SEA 混合法原理建立雙線（32+40+32）m 連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋模型，在 20Hz-200Hz 頻域內(nèi)，建立 FE-SEA 混合模型，在 200Hz-1600Hz 頻域內(nèi)建立 SEA 模型。（2）基于車輛-軌道-橋梁耦合動(dòng)力學(xué)理論，通過 SIMPACK 軟件建立車-軌-橋耦合模型，以軌道高低不平順為激勵(lì)，求得時(shí)域內(nèi)的垂向扣件力，再經(jīng)過 FFT 變換求得頻域內(nèi)的垂向 1/3 倍頻程扣件力，并加載到橋面板上。（3）通過仿真分析頻域內(nèi)橋梁的振動(dòng)響應(yīng)、結(jié)構(gòu)噪聲、聲輻射傳播規(guī)律以及橋梁各板塊的聲貢獻(xiàn)量等，以此獲取在對(duì)連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋進(jìn)行減振降噪時(shí)的最關(guān)鍵板。（4）通過對(duì)車速、單雙向、截面尺寸、材料參數(shù)等的改變，從而發(fā)現(xiàn)當(dāng)這些相關(guān)影響因數(shù)發(fā)生改變時(shí)對(duì)橋梁各板塊的振動(dòng)及結(jié)構(gòu)噪聲的影響，進(jìn)而為連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋的截面優(yōu)化提出建議并驗(yàn)證橋梁截面優(yōu)化后減振降噪的效果，提出在保證橋梁結(jié)構(gòu)安全可靠前提下參數(shù)的最優(yōu)選取范圍建議。

第三章 建立模型及數(shù)值分析3.1 仿真分析流程本文的仿真流程如圖3-1所示，，基于車輛-軌道-橋梁耦合動(dòng)力學(xué)理論，通過SIMPACK軟件建立車-軌-橋耦合模型，以軌道高低不平順為激勵(lì)，求得時(shí)域內(nèi)的垂向扣件力，再經(jīng)過 FFT 變換求得頻域內(nèi)的垂向 1/3 倍頻程扣件力。同時(shí)，根據(jù)連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋各板塊彎曲模態(tài)數(shù)是否大于 5，分頻段建立 FE-SEA、SEA 橋梁模型。再將垂向 1/3倍頻程扣件力加載到橋面板上，通過計(jì)算獲取連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋的振動(dòng)響應(yīng)，并
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U441

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本文編號(hào)：2670084