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原文传递城市轻轨交通浮置板减振系统动力特性研究

论文题名：	城市轻轨交通浮置板减振系统动力特性研究
关键词：	轨道交通;城市轻轨;环境噪声;浮置板隔振
摘要：	随着社会经济的快速发展，轨道交通以其承载量大、快速便捷、造价低廉等优势特点，已成为大中城市交通体系中不可缺少的重要运输方式。然而随之而来的结构振动与环境噪声问题逐渐成为社会关注的焦点。轨道结构既是振动噪声源，又是向基础传递振动的中间环节，且其振动反作用于车辆振动，因而，减振降噪轨道将在宏观上达到降噪的目的。浮置板轨道结构是目前最为有效的减振降噪轨道结构形式，本文在已有研究的基础上，对浮置板隔振系统的传递特性和车辆-浮置板-桥梁耦合动力问题进行了比较系统的研究，取得了部分有创新意义的成果： (1)以双层隔振理论研究浮置板轨道结构的传递特性：利用积分变换方法，分别将短型(刚体模型)与长型(弹性基础自由梁模型)浮置板轨道结构振动微分方程转换到波数-频率域上，利用双层隔振理论，求得系统的频响函数、传递率、弥散曲线(共振频率)及轨道结构临界速度等函数及物理量，从而给出评价短型、长型浮置板轨道结构传递特性的有效数学方法。 (2)考虑轮轨的瞬时脱离，导出了车-桥耦合振动半解析解：为研究轨道结构激励问题，在经典车桥耦合振动分析解析解的基础之上，推导了考虑轮轨瞬时脱离的车桥耦合振动分析的半解析解，并编制程序Semi-AnalyticalProgramofVehicle-BridgeInteraction(SAPVBI)。该半解析解可考虑移动力、移动质量、移动二系质量及移动车辆模型，并可退化为经典车桥耦合振动分析的解析解模型。由于SAPVBI的简便、易于实现及容易控制，该方法可用作研究车辆-复杂下部结构(包括轨道结构、基础等)耦合振动分析的数值仿真软件简化模型的比较尺度. (3)提出了处理轮轨瞬时脱离耦合作用的“动态单元”算法：提出“动态单元”的数值算法来模拟轮轨接触点和接触状态随时空变化的动态相互作用。论文在“动态单元”的理论构架下，建立了求解车辆-结构耦合振动分析的数值方法，有效解决了考虑轮轨瞬时脱离时相互作用的合理模拟。 (4)建立了考虑轮轨瞬时脱离的车辆-浮置板轨道-桥梁的耦合振动模型，编制了时程分析软件：考虑轮轨瞬时脱离，车辆采用多刚体模型，下部浮置板轨道、板下基础分别采用弹性基础自由梁和简支梁模型，编制了车辆-轨道-桥梁耦合振动分析的有限元软件Vehicle-StructureDynamicProgram(VSDAP)。软件校验方面，采用“化整为零、分块验证、逐步扩充、系统总结”的思路，与Ansys、解析解或半解析解比较研究；同时与现场实测结果对比，完成了软件有效性的验证。该软件界面友好，核心主体计算程序完全模块化，便于扩展且具有良好的可移植性。 (5)浮置板轨道减振系统振动响应分析：利用时程分析工具VSDAP分别研究了短型、长型浮置板轨道结构各物理参数、车辆移动速度等对于整个系统振动响应的影响。结合浮置板轨道结构传递特性，采用美国六级不平顺激励谱，在目前常用板上结构和车辆参数给定的情况下，给出了减振效果较好的短型、长型浮置板轨道优化结构形式的一般建议。
作者：	刘学文
专业：	固体力学
导师：	黄醒春
授予学位：	博士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文