鐵路結(jié)合梁橋結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測(cè)及約束阻尼層控制研究.pdf

1、由于鐵路運(yùn)輸具有速度快、運(yùn)量大、占地少、能耗低、低碳環(huán)保、安全可靠、準(zhǔn)點(diǎn)率高、運(yùn)輸成本低等優(yōu)點(diǎn)，已成為最重要的交通運(yùn)輸方式之一。1964年日本新干線開(kāi)通以來(lái)，高速鐵路建設(shè)方興未艾。中國(guó)已建成高速鐵路超過(guò)1.6萬(wàn)公里，正在興建和即將興建的高速鐵路達(dá)到2萬(wàn)公里，運(yùn)營(yíng)線路里程和在建線路里程均位居世界第一，其中運(yùn)營(yíng)線路占世界高速鐵路運(yùn)營(yíng)總里程60％以上。隨著高速鐵路和城市軌道交通的快速發(fā)展，在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、給人們出行帶來(lái)便利的同時(shí)，其帶來(lái)的噪聲

2、問(wèn)題日益突出。另一方面由于人們對(duì)生活環(huán)境要求的提高，鐵路引起的振動(dòng)與噪聲問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視。與路基區(qū)段相比，橋梁區(qū)段噪聲增加可達(dá)到0～20 dB。在噪聲地圖上，橋梁往往形成噪聲熱點(diǎn)區(qū)域，且我國(guó)軌道交通中橋梁所占比例很高。雖然橋梁結(jié)構(gòu)噪聲在整個(gè)鐵路噪聲中所占的比重不大，但橋梁結(jié)構(gòu)噪聲對(duì)人體危害較大，且目前針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)噪聲的減振降噪措施不多，因此對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)噪聲的產(chǎn)生和傳播規(guī)律及減振降噪措施研究具有重要的實(shí)際意義。本文對(duì)鐵路結(jié)合梁橋的噪

3、聲產(chǎn)生機(jī)理和約束阻尼層減振降噪展開(kāi)多學(xué)科交叉研究，主要工作和成果如下:
　　(1)在閱讀國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)噪聲和約束阻尼層的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，對(duì)各種計(jì)算方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，為本文提出合理的計(jì)算方法厘清了方向。
　　(2)結(jié)合列車-軌道-橋梁耦合振動(dòng)理論、統(tǒng)計(jì)能量分析原理和振動(dòng)聲輻射理論，提出了鐵路結(jié)合梁橋結(jié)構(gòu)噪聲理論預(yù)測(cè)模型。對(duì)鐵路(32+40+32)m連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋在動(dòng)車組作用下的振動(dòng)與噪聲進(jìn)行了

4、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，分析了其頻譜特性和傳播規(guī)律，并對(duì)本文提出的鐵路結(jié)合梁橋結(jié)構(gòu)噪聲理論計(jì)算方法進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　(3)以鐵路(32+40+32)m連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋和64 m簡(jiǎn)支桁梁鋼-混結(jié)合梁橋?yàn)檠芯繉?duì)象，對(duì)動(dòng)車組運(yùn)行時(shí)橋梁產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)噪聲進(jìn)行了仿真計(jì)算，分析了鐵路結(jié)合梁橋結(jié)構(gòu)噪聲的輻射機(jī)理、頻譜特性和空間分布規(guī)律，得出了橋梁主要構(gòu)件輻射噪聲的貢獻(xiàn)量。
　　(4)對(duì)約束阻尼層用于薄壁結(jié)構(gòu)減振降噪的機(jī)理進(jìn)行了介紹，提出了基于模態(tài)

5、應(yīng)變能法和統(tǒng)計(jì)能量分析的約束阻尼層減振降噪理論分析方法。采用模態(tài)應(yīng)變能法計(jì)算敷設(shè)約束阻尼層構(gòu)件的結(jié)構(gòu)內(nèi)損耗因子，結(jié)合統(tǒng)計(jì)能量法分析了約束阻尼層對(duì)鐵路結(jié)合梁橋的減振降噪效果。理論分析考慮了黏彈性阻尼材料剪切模量和損耗因子的頻變特性。再以工字形鋼梁為例，通過(guò)試驗(yàn)研究和理論分析探討了約束阻尼層的減振降噪效果和優(yōu)化方案。
　　(5)對(duì)(32+40+32)m鋼-混結(jié)合梁橋敷設(shè)約束阻尼層前后車致橋梁振動(dòng)與噪聲進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，對(duì)比分析了約束阻尼

6、層對(duì)運(yùn)營(yíng)鐵路結(jié)合梁橋的振動(dòng)與噪聲控制效果，驗(yàn)證了本文提出的約束阻尼層結(jié)構(gòu)振動(dòng)與噪聲的理論分析方法。以鐵路(32+40+32)m連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋和64 m簡(jiǎn)支桁梁鋼-混結(jié)合梁橋?yàn)槔?，開(kāi)展約束阻尼層用于鐵路結(jié)合梁橋的振動(dòng)與噪聲控制研究。通過(guò)對(duì)約束阻尼層進(jìn)行參數(shù)分析，得出了阻尼層剪切模量、約束層材料、阻尼層厚度、約束層厚度對(duì)降噪效果的影響規(guī)律。采用模態(tài)應(yīng)變能法對(duì)約束阻尼層的敷設(shè)位置進(jìn)行了優(yōu)化分析，得到了可應(yīng)用于實(shí)際鐵路結(jié)合梁橋的振動(dòng)與噪