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基于功率流的列车作用下高架箱梁桥声辐射特性研究
| 论文题名： | 基于功率流的列车作用下高架箱梁桥声辐射特性研究 |
| 关键词： | 高架箱梁桥;声辐射特性;振动能量;列车作用 |
| 摘要： | 随着我国城市人口的快速增长，城市可用地逐渐减少，为了解决城市交通拥堵，我国大中型城市陆续筹资修建城市轨道交通，将城市轨道交通网络在城市铺开，有效地解决了城市居民高效便利出行的问题。在2021年底我国轨道交通的运营总里程数已经远超其他发达国家。当城轨列车通过高架线路时，减振轨道结构和桥梁会发生强烈的振动从而会向外辐射出噪声。桥梁辐射出的低频噪声具有衰减慢、穿透力强的特性，会对沿线居民的正常生活造成影响，长期受到低频辐射也会对人的身体产生不可逆转的损伤。城市轨道交通桥梁的噪声辐射问题成为国内外学者研究轨道交通噪声问题中的重点。在高架桥上铺设减振轨道一定程度上减小了桥梁振动，降低了其结构声辐射，但是振动能量在减振轨道部件中不断累积，长时间的能量累积会使减振轨道结构加速老化和损伤，从而增加其养护和维修成本费用。 箱梁桥由于其结构简单，具有优良的力学特性及较大的刚度和抗扭性能成为高架线路的主体桥梁结构形式。本文以整体道床减振轨道-箱梁桥以及弹性道床垫减振轨道作为研究主体对象，基于功率流的方法，研究振动能量自上而下传递时在轨道结构中的能量分布以及传递特性，根据能量评级方法，为降低振动能量在轨道结构中的累积，减小传递至箱梁桥的振动能量，达到高架线路整体减震降噪的目标提供理论依据。通过计算箱梁桥的声辐射特性规律与功率流计算结果相对比，得到以下结论： （1）振动能量通过钢轨传入减振轨道-箱梁桥系统，轨道结构的功率流数值从大至小分别为：钢轨、整体道床、桥梁顶板、桥梁底板。在600Hz处钢轨功率流流峰值为337dB，整体道床功率流数值范围为223~335dB，最大峰值频率为387Hz;桥梁底板功率流累计量最少，范围在88~198dB，最大峰值频率为281Hz。 （2）扣件作为钢轨和整体道床的连接部件，使用高弹性扣件会对减振轨道部件振动能量传递起到衰减的作用。在低频段内，高弹性扣件可以有效减小整体道床、箱梁桥顶板、箱梁桥底板的振动能量累积，起到良好的减振降噪效果。在高频段内，高弹性扣件会使整体道床、箱梁桥顶板、箱梁桥底板的振动累积能量增加，而钢轨的振动能量则会减小。 （3）弹性道床垫减振轨道整体功率流数值为740dB，普通整体道床整体功率流为788dB，功率流的减小了48dB。弹性道床垫减振轨道的减振垫刚度减小阻尼增大会在低频段内减小整体道床以及桥梁的振动能量累积，会增加钢轨的振动能量;在高频段内整体道床以及桥梁的振动能量累积增大，而钢轨的振动能量累积降低。 |
| 作者： | 李培轩 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 石广田;张小安 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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