列車通過(guò)高架橋梁時(shí),振動(dòng)能量通過(guò)軌道結(jié)構(gòu)傳遞到橋面及其他橋梁構(gòu)件,激發(fā)橋梁振動(dòng)并向空中輻射噪聲,這被稱為"橋梁結(jié)構(gòu)噪聲"。近年來(lái),隨著高速鐵路和城市軌道交通的迅猛發(fā)展,軌道交通橋梁結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測(cè)方法、產(chǎn)生機(jī)理及控制措施研究已成為一個(gè)熱門研究方向。另外,隨著橋上聲屏障的廣泛應(yīng)用,其降噪性能、振動(dòng)及二次結(jié)構(gòu)噪聲特性研究也成為一個(gè)熱門研究方向。梳理了近一年來(lái)軌道交通橋梁及橋上聲屏障的振動(dòng)噪聲相關(guān)研究,總結(jié)了當(dāng)前的研究熱點(diǎn),展望了未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。 

【文章來(lái)源】：土木與環(huán)境工程學(xué)報(bào)(中英文). 2020,42(05)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：12 頁(yè)

【部分圖文】：

城市軌道交通箱梁波導(dǎo)有限元二維邊界元模型示意圖[6]

一些學(xué)者通過(guò)聲模態(tài)貢獻(xiàn)量、聲輻射貢獻(xiàn)量、導(dǎo)波特性分析，從不同角度研究了混凝土橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲輻射機(jī)理。劉林芽等[12]基于聲模態(tài)貢獻(xiàn)量分析，研究了引起高速鐵路32m混凝土簡(jiǎn)支箱梁結(jié)構(gòu)噪聲峰值的振動(dòng)模態(tài)，結(jié)果表明，箱梁的第16階模態(tài)（翼緣板局部振動(dòng)）和第62階模態(tài)（頂板局部振動(dòng)）分別是引起31.5、80Hz箱梁結(jié)構(gòu)噪聲峰值的原因。張小安[2]通過(guò)數(shù)值仿真分析了軌道交通箱梁不同板件的聲輻射貢獻(xiàn)量，結(jié)果表明，頂板輻射噪聲是箱梁聲輻射的主要聲源，故應(yīng)將頂板作為減振降噪設(shè)計(jì)的主要對(duì)象。宋立忠[5]從導(dǎo)波傳播特性的角度，研究了城市軌道交通簡(jiǎn)支箱梁振動(dòng)聲輻射峰值的產(chǎn)生機(jī)理，結(jié)果表明，導(dǎo)波E（圖2(a））和導(dǎo)波G（圖2(b））的傳播引起了箱梁頂板和底板較大的彎曲振動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致了聲輻射峰值的產(chǎn)生。雖然有關(guān)學(xué)者從不同角度、采用不同方法開(kāi)展了一些研究，但仍未就橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲輻射機(jī)理達(dá)成共識(shí)，還有待于進(jìn)一步研究。1.3 混凝土橋梁結(jié)構(gòu)噪聲控制研究

考慮到鋼橋及鋼混組合橋梁結(jié)構(gòu)噪聲輻射頻率范圍寬，可高達(dá)上百甚至上千Hz，因此，混凝土橋噪聲預(yù)測(cè)常用的邊界元法不再適用，不僅計(jì)算效率低且對(duì)中高頻噪聲預(yù)測(cè)精度也不高。統(tǒng)計(jì)能量分析方法基于功率流的思想，從統(tǒng)計(jì)意義上將復(fù)雜系統(tǒng)劃分成若干便于分析的獨(dú)立子系統(tǒng)，能夠有效針對(duì)模態(tài)密集的系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析，模態(tài)密度越大，分析精度越高，而鋼橋結(jié)構(gòu)的模態(tài)在頻域內(nèi)較為密集，因此，基于統(tǒng)計(jì)能量法（SEA）對(duì)鋼橋及鋼混組合橋梁結(jié)構(gòu)噪聲進(jìn)行預(yù)測(cè)更為準(zhǔn)確高效。從近5年研究現(xiàn)狀看，鋼橋結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測(cè)通常結(jié)合SEA分析方法，具體過(guò)程包含兩步：第1步是獲取車致橋梁振動(dòng)響應(yīng)，第2步是基于橋梁振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算聲輻射[18]。對(duì)結(jié)構(gòu)形式較簡(jiǎn)單的鋼板梁或鋼混組合梁橋，可先計(jì)算橋梁時(shí)域振動(dòng)響應(yīng)，經(jīng)FFT得到頻域結(jié)果，然后導(dǎo)入SEA分析模塊，獲取橋梁各子系統(tǒng)振動(dòng)能量分布，最后通過(guò)振動(dòng)聲輻射原理，得到橋梁結(jié)構(gòu)噪聲分布規(guī)律[19-21]。唐康文[22]基于聲固耦合理論，結(jié)合FE-SEA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，計(jì)算分析了不同參數(shù)對(duì)鋼混結(jié)合梁橋振動(dòng)及噪聲的影響規(guī)律。Li等[23]和Liu等[24]通過(guò)車線橋耦合理論、FEM及SEA法建立了鋼混組合梁橋結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測(cè)模型并得到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果驗(yàn)證。對(duì)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的大跨度鋼橋結(jié)構(gòu)，在車線橋耦合模型中建立時(shí)域橋梁FEM模型難以實(shí)現(xiàn)，上述方法不再適用。Liang等[25]針對(duì)大跨度鋼桁梁斜拉橋，直接在頻域內(nèi)建立車輛軌道橋梁耦合作用模型，獲得頻域內(nèi)輪軌動(dòng)態(tài)作用力及傳遞到橋梁結(jié)構(gòu)的荷載，基于FEM及SEA法分別建立大跨度鋼桁梁斜拉橋精細(xì)化振動(dòng)預(yù)測(cè)模型（如圖5）及噪聲預(yù)測(cè)模型，對(duì)大跨度鋼桁梁斜拉橋的聲輻射機(jī)理及噪聲分布規(guī)律進(jìn)行了研究。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于波導(dǎo)有限元法的軌道—箱梁系統(tǒng)振動(dòng)聲輻射機(jī)理研究[D]. 宋立忠.西南交通大學(xué) 2019
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[3]軌道交通高架箱梁橋結(jié)構(gòu)聲輻射的發(fā)聲機(jī)理與特性研究[D]. 張小安.蘭州交通大學(xué) 2019
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碩士論文
[1]基于FE-SEA混合法連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋結(jié)構(gòu)噪聲研究分析[D]. 唐康文.華東交通大學(xué) 2019
[2]基于聲場(chǎng)分布特性的高速鐵路聲屏障降噪效果研究[D]. 陸維姍.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 2019
[3]高速鐵路半封閉聲屏障的列車脈動(dòng)風(fēng)致振動(dòng)分析[D]. 羅云柯.西南交通大學(xué) 2018
[4]高速鐵路橋上全封閉聲屏障降噪效果研究[D]. 楊得旺.西南交通大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3578488