铁路结合梁桥结构噪声预测及约束阻尼层控制研究

发布时间：2018-02-03 12:13

本文关键词： 轨道交通结合梁桥结构噪声列车-轨道-桥梁耦合振动统计能量分析约束阻尼层振动与噪声控制模态应变能现场试验　出处：《西南交通大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：由于铁路运输具有速度快、运量大、占地少、能耗低、低碳环保、安全可靠、准点率高、运输成本低等优点,已成为最重要的交通运输方式之一。1964年日本新干线开通以来,高速铁路建设方兴未艾。中国已建成高速铁路超过1.6万公里,正在兴建和即将兴建的高速铁路达到2万公里,运营线路里程和在建线路里程均位居世界第一,其中运营线路占世界高速铁路运营总里程60%以上。随着高速铁路和城市轨道交通的快速发展,在促进经济发展、给人们出行带来便利的同时,其带来的噪声问题日益突出。另一方面由于人们对生活环境要求的提高,铁路引起的振动与噪声问题越来越受到人们的重视。与路基区段相比,桥梁区段噪声增加可达到0-20 dB。在噪声地图上,桥梁往往形成噪声热点区域,且我国轨道交通中桥梁所占比例很高。虽然桥梁结构噪声在整个铁路噪声中所占的比重不大,但桥梁结构噪声对人体危害较大,且目前针对桥梁结构噪声的减振降噪措施不多,因此对桥梁结构噪声的产生和传播规律及减振降噪措施研究具有重要的实际意义。本文对铁路结合梁桥的噪声产生机理和约束阻尼层减振降噪展开多学科交叉研究,主要工作和成果如下：(1)在阅读国内外相关文献的基础上,对桥梁结构噪声和约束阻尼层的研究现状进行综述,对各种计算方法的优缺点进行总结,为本文提出合理的计算方法厘清了方向。(2)结合列车-轨道-桥梁耦合振动理论、统计能量分析原理和振动声辐射理论,提出了铁路结合梁桥结构噪声理论预测模型。对铁路(32+40+32)m连续板梁钢-混结合梁桥在动车组作用下的振动与噪声进行了现场试验研究,分析了其频谱特性和传播规律,并对本文提出的铁路结合梁桥结构噪声理论计算方法进行了验证。(3)以铁路(32+40+32)m连续板梁钢-混结合梁桥和64 m简支桁梁钢-混结合梁桥为研究对象,对动车组运行时桥梁产生的结构噪声进行了仿真计算,分析了铁路结合梁桥结构噪声的辐射机理、频谱特性和空间分布规律,得出了桥梁主要构件辐射噪声的贡献量。(4)对约束阻尼层用于薄壁结构减振降噪的机理进行了介绍,提出了基于模态应变能法和统计能量分析的约束阻尼层减振降噪理论分析方法。采用模态应变能法计算敷设约束阻尼层构件的结构内损耗因子,结合统计能量法分析了约束阻尼层对铁路结合梁桥的减振降噪效果。理论分析考虑了黏弹性阻尼材料剪切模量和损耗因子的频变特性。再以工字形钢梁为例,通过试验研究和理论分析探讨了约束阻尼层的减振降噪效果和优化方案。(5)对(32+40+32)m钢-混结合梁桥敷设约束阻尼层前后车致桥梁振动与噪声进行了现场测试,对比分析了约束阻尼层对运营铁路结合梁桥的振动与噪声控制效果,验证了本文提出的约束阻尼层结构振动与噪声的理论分析方法。以铁路(32+40+32)m连续板梁钢-混结合梁桥和64m简支桁梁钢-混结合梁桥为例,开展约束阻尼层用于铁路结合梁桥的振动与噪声控制研究。通过对约束阻尼层进行参数分析,得出了阻尼层剪切模量、约束层材料、阻尼层厚度、约束层厚度对降噪效果的影响规律。采用模态应变能法对约束阻尼层的敷设位置进行了优化分析,得到了可应用于实际铁路结合梁桥的振动与噪声控制方案。
[Abstract]:With the rapid development of railway ( 32 + 40 + 32 ) m continuous beam bridge and 64 m simply supported girder bridge as the research object , the noise of bridge structure noise is more and more serious . ( 4 ) In this paper , the mechanism of damping and noise reduction for thin - walled structures is introduced in this paper . The vibration and noise control of the constrained damping layer are analyzed by using modal strain energy method .

【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U441.3

【参考文献】