高速铁路板式轨道高架桥梁结构噪声辐射特性研究

摘要

我国高速铁路无论规模、里程都已处于世界领先地位,在未来的计划中,中国高速铁路仍将大规模建设和投入运营。由于高速铁路高平顺性、高稳定性和少维修的要求,决定了高速铁路具有桥梁比例大的特点,也是高速铁路的关键技术。而随着列车速度的大幅提高,增强了车-线-桥系统的动态作用,因此使得振动噪声问题也愈加严重。
　　论文以列车过桥时的动力相互作用理论及声学理论为基础,以高速铁路32米混凝土简支单室单箱高架箱梁为研究对象,桥上采用CRTS-I板式无砟轨道,以德国低干扰谱激励下的轮轨垂向轮轨力为荷载边界条件,对高架箱梁的振动响应进行了计算分析;以此计算结果作为声学边界条件,采用间接边界元法对高架箱梁的结构噪声及其产生的噪声峰值进行了研究,并分析了部分参数的影响;最后利用单独的箱梁结构,采用模态声传递向量法分析了不同位置稳态荷载对箱梁结构噪声的影响,进一步研究了箱梁各板件对空间场点的声压贡献量。研究结果如下:
　　(1) CRTS-I板式无砟轨道区段的高架箱梁的顶板振动与腹板及底板相比最为明显,三者振型基本一致;主要集中在0-200Hz的低频段,峰值大多出现在10-100Hz;
　　(2)采用板壳单元模型能够更好地显示箱梁的自振特性,优于传统的梁单元;桥底及远场区域竖向场点声压级随离地面距离的增加而增大;横向场点的声压级随着距离的增加而减小,频率越低越明显;当中心频率为16、25、80、100Hz时,箱梁的结构噪声在各个场点都具有较大值;在80-100Hz内,箱梁附近的声压明显大于其他场点;
　　(3)噪声峰值产生的原因,可从以下几点进行考虑:箱梁结构振动、声辐射效率及声振耦合。
　　(4)就箱梁结构噪声而言,地面反射及车速对其影响明显,扣件刚度的影响较弱,声屏障几乎无影响;
　　(5)模态声传递向量法能够很好地结合桥梁模态,利用桥梁自身的特性,能够更精确的对其结构的噪声辐射进行分析;箱梁的同一板件在不同频率下对外部空间的贡献不同,在不同的频率下可分为正贡献、负贡献以及中性贡献。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 高架桥梁结构噪声的研究现状

1.3当前研究中存在的问题

1.4 本文的主要研究内容及创新

2 列车-轨道-桥梁耦合动力学模型

2.1列车-轨道-桥梁耦合动力学模型

2.2列车-轨道-桥梁耦合系统运动方程

3 高架桥梁噪声辐射分析

3.1 声学边界元方法

3.2 模态声传递向量方法

4 高速铁路高架桥梁结构噪声特性分析

4.1 列车稳态载荷作用位置对高架箱梁声辐射特性的影响

4.2 稳态荷载下的箱梁板块贡献量分析

5 高速列车作用下的高架桥梁结构噪声特性分析

5.1轨道不平顺作用下的桥梁结构噪声

5.2 参数影响

结论

致谢

参 考 文 献

攻读学位期间的研究成果发表文章

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