基于边界元法的高速铁路混凝土箱梁振动声辐射研究

摘要

随着高速铁路的迅速发展,其带来的噪声与振动问题也日益突出。桥梁结构噪声作为铁路噪声的一种,是列车通过桥梁结构时引起的“二次辐射”噪声。从频率范围来讲,桥梁结构噪声属于低频辐射噪声(＜100Hz),和轮轨噪声等其他铁路噪声相比,其在整个铁路噪声中所占的比重不大。但是低频噪声对人体有较大的危害,且目前针对桥梁结构低频噪声的减噪措施不多,因此对桥梁结构噪声的形成机理及减振降噪措施进行研究就显得十分必要。
　　 本文将车辆-线路-桥梁耦合振动理论与边界元方法相结合,以高速铁路常用的简支箱梁为研究对象,对其高速列车作用下的桥梁结构振动及低频辐射噪声进行研究。主要研究内容如下:
　　 1)回顾了铁路噪声问题的研究现状与研究方法,对结构振动辐射噪声的数值分析方法如有限元法、边界元法及统计能量法进行了总结。
　　 2)提出了将车辆.线路.桥梁耦合振动理论与边界元方法相结合计算桥梁结构低频噪声的数值分析模型。推导了基于格林公式的适用于无限域声场计算的边界积分方程。简要介绍了车辆-线路-桥梁耦合振动理论的分析方法。给出了基于车-线-桥理论与边界元方法的桥梁振动声辐射基本假设与计算流程
　　 3)以32m简支箱梁为研究对象,采用西南交通大学开发的车-线-桥耦合动力分析软件BDAP2.0及商用边界元软件,对其动力特性、列车作用的梁体动力响应及周边辐射噪声声压级情况进行了数值计算。
　　 4)对影响桥梁结构噪声的可能因素如声屏障、列车速度、墩身高速、地面等进行参数分析,得到了这些因素与桥梁结构噪声间的定性影响关系。