列车荷载作用下轨道交通槽形梁桥结构振动与辐射噪声问题研究

摘要

近年来，为了缓解城市交通拥堵问题，我国开始大力发展城市轨道交通。高架桥结构因施工周期短，建设、运营成本低等优势，逐渐承担越来越大的交通客流量。可是，高架桥结构通常距离周边建筑物较近，其辐射的振动与噪声问题已成为妨碍城市轨道交通发展的关键因素。因此，针对轨道交通高架桥梁结构振动与噪声问题的研究刻不容缓，具有重要的现实意义。
　　本文以某拟建轨道交通高架线路槽形梁桥为研究对象，从综合声场声学贡献量角度出发，预测研究槽形梁桥结构辐射噪声情况，探寻桥梁结构参数以及车辆参数等对槽形梁桥结构辐射噪声的影响规律，为轨道交通槽形梁桥结构振动与噪声问题的控制研究提供了理论支撑。本文的主要研究工作如下：
　　1、依据我国城市轨道交通发展现况及其带来的一系列问题，阐述槽形梁桥结构振动噪声研究的必要性。从桥梁结构噪声的计算分析方法（有限元法、边界元法、统计能量法、模态叠加法、无限元法等）和桥梁结构噪声控制研究两个方面，总结归纳了国内外现况，提出了亟需进一步研究的若干问题。介绍了本文的主要研究内容和技术路线，构建了轨道交通槽形梁桥结构有限元-边界元耦合声学分析计算流程图。
　　2、结合车辆-轨道-桥梁耦合振动理论、有限元-边界元耦合声学原理和振动声辐射等相关理论以及结构噪声的计算流程图，建立了槽形梁桥结构振动与声辐射预测研究的数值分析模型（槽形梁桥有限元模型，槽形梁桥边界元模型，列车车辆模型，车桥耦合模型），采用联合仿真法实现车桥耦合，获取轮轨激振力，探讨桥梁结构的自振特性以及槽形梁桥在列车荷载作用下的桥梁结构瞬态特性，分析列车荷载下槽形梁桥的结构振动响应情况。
　　3、对于六节编组地铁列车通过高架槽形梁桥时产生的桥梁结构噪声，分别从稳态噪声和瞬时结构噪声两个角度出发，综合分析了高架槽形梁桥时域特性、频谱特性以及空间分布规律。并针对桥梁结构噪声稳态辐射情况，通过引入特征频率计权系数以及场点权重系数，提出了综合声场声学面板贡献量分析方法，分析研究了综合声场多特征场点下槽形梁桥在复杂辐射环境中的桥梁结构面板声学贡献量情况，为桥梁结构噪声的控制提供了理论参考。
　　4、针对尚无权威定论的铁路桥梁结构噪声影响参数，从瞬时噪声辐射情况的角度，结合正交试验设计，分析了关键参数对桥梁结构噪声的影响。并针对不同时速的列车车辆通过桥梁时出现的桥梁共振现象，对槽形梁桥进行共振分析，探讨了共振速度下槽形梁桥的振动响应以及结构辐射噪声情况。
　　5、在槽形梁桥结构综合声场声学贡献量分析基础上，获取影响桥梁结构噪声的关键面板，探讨了关键面板（底板，腹板）不同结构参数对高架槽形梁桥辐射声场的频谱特性和空间分布影响情况，为桥梁结构噪声的控制提供了新途径、新思路。

目录

声明

主要符号说明

第一章 绪论

1.1 选题意义

1.2 国内外桥梁结构噪声的研究现况

1.3 本文研究思路与主要研究内容

1.4 主要创新点

1.5本章小结

第二章 轨道交通槽形梁桥结构振动与辐射噪声分析理论

2.1 槽形梁桥结构振动瞬时动力学分析

2.2 槽形梁桥结构辐射噪声计算理论

2.3槽形梁桥结构振动与辐射噪声数值分析流程

2.4 本章小结

第三章 轨道交通槽形梁桥结构振动特性分析

3.1 工程概况

3.2 轨道交通槽形梁桥结构振动与噪声分析模型

3.3 轮轨力的求解

3.4 轨道交通槽形梁桥结构振动特性分析

3.5 本章小结

第四章 轨道交通槽形梁桥结构噪声辐射特性及贡献量分析

4.1 轨道交通槽形梁桥结构噪声预测分析

4.2 槽形梁结构面板综合声场声学贡献分析相关理论

4.3 轨道交通槽形梁面板声学贡献分析

4.4 本章小结

第五章 轨道交通槽形梁桥结构噪声影响参数敏感性分析

5.1 桥梁参数的影响

5.2 列车速度的影响

5.3 本章小结

第六章 底板和腹板对轨道交通槽形梁桥结构噪声的影响分析

6.1 底板对轨道交通槽形梁桥结构噪声的影响

6.2 腹板对轨道交通槽形梁桥结构噪声的影响

6.3 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 本文主要研究工作回顾

7.2 后期研究展望

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢