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高速铁路声屏障脉冲动力计算分析与新型预应力混凝土声屏障结构的研究
| 论文题名： | 高速铁路声屏障脉冲动力计算分析与新型预应力混凝土声屏障结构的研究 |
| 关键词： | 声屏障结构;高速铁路;计算分析;脉冲动力;预应力混凝土;抗疲劳性能 |
| 摘要： | 高速列车作为环保、快捷、安全的交通工具，成为各国优先发展的交通设施。然而，在列车车速达到一定数值后，会有许多空气动力学问题产生。随着列车的速度越来越快，其施加给声屏障的气动压力与气动吸力也越来越大。以前，声屏障设计的主要控制因素是为达到降噪要求的吸隔声目标值，而未充分考虑列车风脉冲动力(简称脉动力)对结构设计的影响。然而，声屏障结构在脉动力的作用下会发生破坏(尤其是混凝土声屏障易发生开裂)。因此，需要对脉动力进行分析研究，并据此设计出性能更好的声屏障。 高速铁路声屏障的脉动力的计算分析是目前该领域的国际性难题。本文运用CFD(computing fluiddynamics)中的Phoenics软件对作用在声屏障上的脉动力进行了数值模拟仿真分析计算，得到了典型脉动力时程曲线，并对影响脉动力大小的主要因素：列车速度、轨道中心线至声屏障距离、车头形式等，进行了较为深入的分析研究，得到了脉动力的分布规律；并将计算结果同相关规范做了比较，通过比较发现本文的脉动力计算结果和相关规范取值较为接近，且两者脉动力大小随着影响因素改变后的变化规律也是相似的。 本文首次提出了新型曲线型预应力混凝土声屏障结构，并把新近的超短束预应力技术应用于这类整体式声屏障的结构设计。按照高速铁路声屏障结构设计的要求，制作了四个足尺预应力声屏障试件(其中包括两个曲线等截面预应力声屏障、两个曲线变截面预应力声屏障)，并对其进行了低周反复试验研究。根据试验结果得出结论：曲线型预应力声屏障可以应用于高速铁路的桥梁结构，其力学性能能够满足高速铁路的受力和使用要求，研究成果可供高速铁路声屏障工程设计应用。 同时，还借助ANSYS有限元软件对预应力筋的位置和数量进行了优化分析，从而实现声屏障的优化设计。最后，对声屏障的抗疲劳性能进行了理论分析研究，给出了相应的设计建议。 |
| 作者： | 宋平 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 张继文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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