轨道交通桥梁结构噪声预测与控制研究
发布时间：2021-02-06 03:38
列车通过桥梁时,振动能量通过轨道结构传递到桥面及其它桥梁构件,并激发其振动,成为一个个大小不一的“声板”,由此形成噪声的“二次辐射”,导致桥梁区段成为噪声地图上的“热点”。本文结合数值分析和现场试验对桥梁结构噪声进行预测与控制研究,主要内容包括：（1）对有关桥梁结构噪声预测与控制的研究进行了系统归纳和总结,包括桥梁结构噪声的试验研究、数值分析方法（有限元法、边界元法、统计能量法等）和降噪措施（建筑材料、声屏障、隔振与减振、粘弹性阻尼材料、桥梁结构形式等）三方面内容。（2）结合桥梁结构形式,对比分析了国内外四座高架桥的实测噪声频谱曲线,指出了目前桥梁结构噪声试验在测试设备、评价方法、声源辨识和测点布置四方面存在的问题,并探讨了桥梁结构噪声的评价和辨识方法。在此基础上,以32m混凝土简支箱梁为研究对象,开展了桥梁结构噪声的试验研究,针对四类测点（参考点、梁下测点、梁缝测点和梁侧测点）,对实测噪声的时域特性、频谱特性和传播规律等进行了分析。（3）基于列车-轨道-桥梁耦合振动理论、边界元法和统计能量分析,提出了桥梁结构噪声的全频段预测方法。将桥梁振动响应作为边界元模型的边界输入,将钢轨振动响应...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：184 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 轨道交通的噪声源
1.1.2 轨道交通的噪声污染
1.2 桥梁结构噪声的研究进展
1.2.1 桥梁结构噪声的试验研究
1.2.2 桥梁结构噪声的理论分析
1.2.3 桥梁结构噪声的控制
1.3 本文的主要研究内容
第2章 桥梁结构噪声的实测、评价与辨识
2.1 典型噪声试验的对比分析
2.1.1 日本、瑞士、香港等四座高架桥
2.1.2 噪声测试中存在的问题
2.2 桥梁结构噪声的评价量研究
2.2.1 一般声学评价量
2.2.2 轨道交通噪声评价方法与标准
2.2.3 低频噪声的评价
2.2.4 声品质
2.3 桥梁结构噪声的辨识
2.4 32m混凝土简支箱梁噪声试验
2.4.1 工程概述
2.4.2 试验方案
2.4.3 测试结果及分析
2.5 本章小结
第3章 桥梁结构噪声理论模型与数值仿真分析
3.1 结构声辐射数值仿真理论基础
3.1.1 理想流体媒质的三个基本方程
3.1.2 波动方程
3.1.3 亥姆霍兹方程
3.1.4 声场边界条件
3.2 基于亥姆霍兹方程的边界元求解方法
3.2.1 直接边界元法
3.2.2 间接边界元法
3.3 基于“强耦合”假设的统计能量分析
3.3.1 能量平衡方程
3.3.2 子系统的三个参数
3.3.3 桥梁子系统的振动响应
3.3.4 桥梁结构声辐射
3.4 声反射和声衍射
3.5 桥梁结构噪声全频段预测的实现
3.5.1 基本假设
3.5.2 分析频段的划分
3.5.3 桥梁结构噪声全频段预测程序
3.5.4 算例验证
3.6 本章小结
第4章 32m双线混凝土简支箱梁结构噪声理论研究
4.1 结构噪声的BEM分析（250 Hz以下频段）
4.1.1 桥梁结构的动力行为
4.1.2 边界元分析模型
4.2 结构噪声的SEA分析（250 Hz及以上频段）
4.2.1 统计能量分析模型
4.2.2 系统能量输入
4.2.3 “强耦合”假设的验证
4.3 桥梁结构噪声理论与实测对比
4.4 桥梁结构噪声的空间分布规律
4.4.1 考察场点
4.4.2 跨中横断面声场分布
4.4.3 近轨侧25m纵断面声场分布
4.5 桥梁结构噪声的几个影响因素分析
4.5.1 车速
4.5.2 墩高
4.5.3 声屏障
4.5.4 地面声反射
4.6 本章小结
第5章 不同结构形式桥梁的振动与噪声特性研究
5.1 32m单线混凝土简支箱梁
5.1.1 材料属性
5.1.2 板厚
5.1.3 腹板倾角
5.1.4 边界条件
5.2 32m双线单箱单室与单箱双室混凝土简支箱梁
5.2.1 自振特性对比
5.2.2 桥梁振动特性分析
5.2.3 桥梁声辐射特性对比
5.3 32m双线混凝土简支U形梁
5.3.1 动力分析模型及自振特性
5.3.2 桥梁振动特性分析
5.3.3 桥梁声辐射特性分析
5.4 本章小结
第6章 多重调谐质量阻尼器的减振、降噪研究
6.1 移动集中力-简支箱梁-MTMDs耦合振动模型及其运动方程
6.1.1 时域内的运动微分方程
6.1.2 微分方程的模态解耦
6.2 MTMDs的最优控制参数
6.3 MTMDs的减振、降噪效果研究
6.3.1 工程概况
6.3.2 减振效果分析
6.3.3 MTMDs的降噪效果研究
6.4 本章小结
第7章 桥梁结构声辐射模态分析和主动控制研究
7.1 矩形板的振动模态分析
7.1.1 辐射声功率的解析式
7.1.2 辐射效率及振动模态辐射效率
7.1.3 数值算例
7.2 矩形板的声辐射模态分析
7.2.1 辐射声功率的解耦
7.2.2 数值算例
7.3 桥梁结构噪声的声辐射模态分析
7.3.1 声传递矩阵与模态声传递矩阵
7.3.2 复杂结构辐射声功率的解祸
7.3.3 U形梁的声辐射模态分析
7.4 桥梁结构噪声的主动控制
7.4.1 主动控制策略
7.4.2 数值算例
7.5 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及科研成果
本文编号：3020086
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：184 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 轨道交通的噪声源
1.1.2 轨道交通的噪声污染
1.2 桥梁结构噪声的研究进展
1.2.1 桥梁结构噪声的试验研究
1.2.2 桥梁结构噪声的理论分析
1.2.3 桥梁结构噪声的控制
1.3 本文的主要研究内容
第2章 桥梁结构噪声的实测、评价与辨识
2.1 典型噪声试验的对比分析
2.1.1 日本、瑞士、香港等四座高架桥
2.1.2 噪声测试中存在的问题
2.2 桥梁结构噪声的评价量研究
2.2.1 一般声学评价量
2.2.2 轨道交通噪声评价方法与标准
2.2.3 低频噪声的评价
2.2.4 声品质
2.3 桥梁结构噪声的辨识
2.4 32m混凝土简支箱梁噪声试验
2.4.1 工程概述
2.4.2 试验方案
2.4.3 测试结果及分析
2.5 本章小结
第3章 桥梁结构噪声理论模型与数值仿真分析
3.1 结构声辐射数值仿真理论基础
3.1.1 理想流体媒质的三个基本方程
3.1.2 波动方程
3.1.3 亥姆霍兹方程
3.1.4 声场边界条件
3.2 基于亥姆霍兹方程的边界元求解方法
3.2.1 直接边界元法
3.2.2 间接边界元法
3.3 基于“强耦合”假设的统计能量分析
3.3.1 能量平衡方程
3.3.2 子系统的三个参数
3.3.3 桥梁子系统的振动响应
3.3.4 桥梁结构声辐射
3.4 声反射和声衍射
3.5 桥梁结构噪声全频段预测的实现
3.5.1 基本假设
3.5.2 分析频段的划分
3.5.3 桥梁结构噪声全频段预测程序
3.5.4 算例验证
3.6 本章小结
第4章 32m双线混凝土简支箱梁结构噪声理论研究
4.1 结构噪声的BEM分析（250 Hz以下频段）
4.1.1 桥梁结构的动力行为
4.1.2 边界元分析模型
4.2 结构噪声的SEA分析（250 Hz及以上频段）
4.2.1 统计能量分析模型
4.2.2 系统能量输入
4.2.3 “强耦合”假设的验证
4.3 桥梁结构噪声理论与实测对比
4.4 桥梁结构噪声的空间分布规律
4.4.1 考察场点
4.4.2 跨中横断面声场分布
4.4.3 近轨侧25m纵断面声场分布
4.5 桥梁结构噪声的几个影响因素分析
4.5.1 车速
4.5.2 墩高
4.5.3 声屏障
4.5.4 地面声反射
4.6 本章小结
第5章 不同结构形式桥梁的振动与噪声特性研究
5.1 32m单线混凝土简支箱梁
5.1.1 材料属性
5.1.2 板厚
5.1.3 腹板倾角
5.1.4 边界条件
5.2 32m双线单箱单室与单箱双室混凝土简支箱梁
5.2.1 自振特性对比
5.2.2 桥梁振动特性分析
5.2.3 桥梁声辐射特性对比
5.3 32m双线混凝土简支U形梁
5.3.1 动力分析模型及自振特性
5.3.2 桥梁振动特性分析
5.3.3 桥梁声辐射特性分析
5.4 本章小结
第6章 多重调谐质量阻尼器的减振、降噪研究
6.1 移动集中力-简支箱梁-MTMDs耦合振动模型及其运动方程
6.1.1 时域内的运动微分方程
6.1.2 微分方程的模态解耦
6.2 MTMDs的最优控制参数
6.3 MTMDs的减振、降噪效果研究
6.3.1 工程概况
6.3.2 减振效果分析
6.3.3 MTMDs的降噪效果研究
6.4 本章小结
第7章 桥梁结构声辐射模态分析和主动控制研究
7.1 矩形板的振动模态分析
7.1.1 辐射声功率的解析式
7.1.2 辐射效率及振动模态辐射效率
7.1.3 数值算例
7.2 矩形板的声辐射模态分析
7.2.1 辐射声功率的解耦
7.2.2 数值算例
7.3 桥梁结构噪声的声辐射模态分析
7.3.1 声传递矩阵与模态声传递矩阵
7.3.2 复杂结构辐射声功率的解祸
7.3.3 U形梁的声辐射模态分析
7.4 桥梁结构噪声的主动控制
7.4.1 主动控制策略
7.4.2 数值算例
7.5 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及科研成果
本文编号：3020086
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