采用双块式无砟轨道时高速铁路高架桥梁结构噪声产生机理分析

摘要

高速列车运行时轮轨系统相互耦合作用使高架桥梁产生振动,这一振动通过高架桥梁及地面向线路四周进行传递,同时激起包括周围建筑物在内的一系列结构的振动与二次噪声,这些结构振动与二次噪声严重影响了人们的正常生活和建筑结构的安全。高架桥梁结构二次噪声正是由于轮轨耦合振动引起的,而目前对高架桥梁结构振动与二次噪声的产生机理与高架结构的减振降噪的方法研究工作并不多,所以对高速铁路高架桥梁结构振动噪声产生机理的研究显得非常重要。　　本文基于铁路大系统动力学理念,将车辆—轨道—高架桥梁相互耦合动力学理论与声学边界元相结合,以双块式无砟轨道高架箱型桥梁为研究对象,借助数值仿真技术手段对其进行结构振动响应分析及线路周围声场辐射噪声的研究。　　通过多体动力学软件SIMPACK建立高速列车仿真模型和赋予其结构参数,以德国低干扰轨道谱做为车辆—轨道耦合系统的激扰计算轮轨垂向力;利用大型有限元分析软件ANSYS建立双块式无砟轨道高架箱型桥梁结构模型对其进行自振分析,并把轮轨力作为载荷条件输入到桥梁有限元模型中进行瞬态分析,获得其结构动力响应结果。通过ANSYS软件与声学软件 LMS.Virtual.LAB软件之间的接口,将双块式无砟轨道高架箱型桥梁结构模型导入LMS.Virtual.LAB中,建立声场边界元模型和场点网格,并把瞬态分析结果作为激励边界条件输入到声学模块中进行声学分析,获得各个场点的振动辐射噪声评价指标特性及声场分布。　　利用上述方法建立的仿真模型计算了不同列车速度和钢轨扣件参数对双块式无砟轨道高架箱型桥梁振动噪声的影响,从而更准确描述双块式无砟轨道高速铁路高架桥梁结构振动噪声产生的机理,为以后的高速铁路高架桥梁结构振动噪声的减振降噪提供可靠的理论依据。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 研究背景

1.3 课题研究内容和目标

2 双块式无砟轨道高架桥梁结构振动声辐射分析理论基础

2.1 动力学基础

2.2 声学基础

2.3 基于边界元法的噪声辐射计算

2.4 双块式无砟轨道高架桥梁结构振动噪声辐射计算流程

2.5 本章小结

3 双块式无砟轨道高架箱型桥梁结构振动声辐射分析模型建立

3.1 基于SIMPACK的动力学分析

3.2 基于ANSYS的动力响应分析

3.3 基于LMS.Virtual.LAB的声辐射分析

3.4 本章小结

4 双块式无砟轨道高架箱型桥梁结构振动辐射噪声仿真计算

4.1 高速列车过桥仿真分析

4.2 双块式无砟轨道高架桥梁结构动力学响应

4.3 双块式无砟轨道高架桥梁结构辐射噪声

4.4 本章小节

5 不同参数工况下双块式无砟轨道高架箱型桥梁振动噪声分析计算

5.1 扣件刚度对双块式无砟轨道高架箱型桥梁的影响

5.2 行车速度对双块式无砟轨道高架箱型桥梁的影响

5.3 本章小节

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果