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高速铁路PC声屏障受脉动力作用的理论分析与试验研究
| 论文题名： | 高速铁路PC声屏障受脉动力作用的理论分析与试验研究 |
| 关键词： | 声屏障结构;高速铁路;噪声污染;空气脉冲动力 |
| 摘要： | 我国高速铁路处于全面建设期，设计运营速度达350km/h的京沪高速铁路今年6月即将通车。高速列车设计运行速度提高带来两个问题：一，铁路沿线噪声污染日趋严重：二，高速列车运行产生的空气脉冲动力对列车及附属设施作用非线性增加。设置声屏障用来降低噪声污染，同时声屏障结构受空气脉冲动力作用，需要研究结构受力性能，本文主要研究空气脉冲动力对声屏障结构的动力作用。 声屏障结构动力性能研究主要有两种方法，理论研究和试验研究，目前主要采用数值分析方法研究，本文首次采用模拟动力试验方法对声屏障结构的动力性能进行研究。东南大学首次针对铁科院通用图提出的新型预应力混凝土整体式声屏障，简称PC(prestressed concrete)声屏障，进行理论研究和实际结构试验研究。 文章首先对PC声屏障进行设计计算，并生产制作了2块试件用于试验研究。结合PC声屏障结构特点，提出用于此类声屏障结构的施工工艺。根据声屏障美观要求及预应力施工要求，设计出一套钢模板，可利用自平衡原理将张拉台座设置在模板上进行预应力短线张拉：开发出一种适用于6.25mm直径带螺旋肋高强钢丝的二夹片式工具锚与张拉机具。 文章对PC声屏障在脉冲动力作用下的动力响应进行了理论分析，采用软件ANSYS分别进行模态分析、静力和动力分析。模态分析结果为声屏障结构一阶振型频率12.97HZ，二阶及二阶以上振型频率大于40HZ，风压脉冲动力频谱分析频率范围为2.61HZ～5.21HZ，小于PC声屏障自振频率，所以PC声屏障结构受脉冲风压作用不会发生共振现象。静力分析结果表明，PC声屏障预应力施加成功，在脉冲动力峰值作用下结构不开裂。动力分析结果表明，250km/h～500km/h速度段，结构动力响应越来越大，测点拉应力峰值满足不开裂要求。在静力分析和动力分析基础之上研究声屏障结构各速度段动力放大系数，得出动力放大系数位于1.3～1.8之间。 文章首次对PC声屏障进行模拟动力结果响应实验，在250km/h～500km/h速度段，混凝土不开裂，结构受力及变形均满足要求，与理论分析结果比较可知，两者误差小于10％。在试验研究和理论研究基础之上，分析了声屏障结构的动力性能和用于设计的动力放大系数。研究表明采用预应力技术大大提高了声屏障结构的抗裂性能和承载能力，能很好地满足各工况下不损坏、不开裂要求，提高了结构的耐久性，研究成果可用于高速铁路PC声屏障设计应用。 |
| 作者： | 严利虎 |
| 专业： | 土木工程;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： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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