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原文传递十字减振沟对压路机诱发环境振动的减振效应研究

论文题名：	十字减振沟对压路机诱发环境振动的减振效应研究
关键词：	振动压路机;环境振动;十字减振沟;周期结构;减振效应;振动加速度
摘要：	随着城市化的发展，人口密集区域的公路网已趋于饱和，为满足人们日益增长的交通需求，城市道路改建与扩建已成为当务之急。振动压路机作为道路改扩建施工中必不可少的机械，在压实路基时产生的环境振动问题已备受关注。因此，为了揭示振动压路机诱发环境振动的传播特征，本文基于振动轮-路基耦合动力学模型，构建振动压路机-路基-地基土有限元模型，分析了振动压路机引发振动波的传播规律及衰减特性，确定了压路机诱发环境振动最佳隔振区间。为明确周期十字减振沟的带隙特性及减振效应，通过数值模拟计算表面波能带结构，分析表面波带隙形成机制，讨论了周期十字减振沟的设计参数对于完全带隙宽度的影响；进而搭建十字减振沟振动实验平台，分析验证了十字减振沟的减振效应；进一步通过数值模拟建立振动压路机-十字减振沟-路基数值模型，探讨了在压路机振动作用下十字减振沟的减振效应以及在不同工况下的减振效果。本文主要研究结论如下：　　（1）压路机诱发环境振动频率主要分布在0-30Hz之间；振动压路机诱发环境振动的传播距离x与加速度幅值y1符合y1=Ae-Bx函数衰减模型，与频率幅值y2符合y2=Ae-x/B+C的衰减模型；中软地基土大于软弱地基土的振动响应，中软地基土对于振动的衰减程度小于软弱地基土的衰减程度；中软地基土会引起更多的高频振动；随着地基土质硬度的增加振动轮与土体共振频率也会增加，软弱地基土的共振频率为4.04Hz，中软地基土的共振频率为22.55Hz。　　（2）对于压路机诱发环境振动的表面波隔振，十字减振沟结构参数选取周期常数为2m，长度为1.9m，宽度为0.5m，高度为2.3m可以实现有效隔振。周期十字减振沟取周期常数为2m，宽度b为1.9m，宽度c为0.5m，高度h为2.7m，完全带隙总宽度最大为4.89Hz。十字空腔高度为2.3m时，在Γ-X方向带隙宽度最大，带隙总宽度为7.36Hz。　　（3）搭建振动实验平台，实验表明周期十字减振沟带隙内比带隙外的振动衰减程度显著，衰减区间内频率幅值降低了70%，验证了周期十字减振沟的带隙特性及减振效应。周期十字沟的完全带隙范围受到土体弹性模量、周期常数的影响。土体弹性模量的增加，会导致完全带隙向高频移动；周期常数的增大，导致完全带隙向低频移动；随着h/a的增大，完全带隙出现的模态阶数增多，模态阶数增大。　　（4）布设周期十字减振沟后，监测点加速度幅值显著减小，加速度幅值降低约68.5%。十字减振沟对于8-12Hz以及大于20Hz频率区间内的振动减振效果显著，对于振动压路机作业频率27Hz的振动衰减了93.6%；从减振率与振动加速度级方面量化分析，周期十字减振沟对于X与Z方向的减振率较好，减振率最高为34.03%；同时在十字减振沟后4m范围内会形成衰减区域，超过该区域会产生振动放大现象，加速度振级增大。通过对布设不同排数十字沟减振效应进行分析，综合考虑建议布设3排减振沟达到最优效果。
作者：	冯晋昊
专业：	交通运输
导师：	王海洋
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023