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作为现代公共交通的重要组成部分,城市轨道交通在给人们出行提供便利的同时,其引发的高架桥结构振动和噪声的抑制问题也越来越受到重视。在城市轨道交通高架线路中,敷设梯形枕轨道能够降低传递至轨下结构的振动能量,进而有效控制高架桥结构的振动和噪声。本文以重庆某嘉陵江大桥为背景,深入研究了梯形枕轨道对高架箱梁结构振动及噪声的影响,主要工作及结论如下:
(1)系统地总结了桥梁结构噪声和梯形枕轨道的研究现状,包括试验研究和理论研究两个方面。同时,详细介绍了本文研究所需的声学基础和理论方法。
(2)建立了1/4车辆-轨道-桥梁系统耦合模型,基于动柔度法求解出相应的动态轮轨力。以某城市轨道交通6号线高架段为背景,基于梁-板混合单元法建立高架桥振动预测模型,同时采用声学边界元法建立高架桥结构噪声预测模型。接着,通过对比仿真结果与现场实测数据,验证了高架桥振动及噪声预测模型的可靠性。
(3)以重庆轨道交通9号线某嘉陵江大桥为工程背景,研究了轨道-高架桥系统的耦合效应,表明在计算动态轮轨力时可将高架桥视为刚性基础。与普通埋入式轨道相比,敷设梯形枕轨道时高架桥总振级平均减小10.3dB,近场场点噪声总声级平均降低5.5dB,梁侧场点噪声总声级平均降低5.7dB,整个受声场内降噪效果为2~8dB。
(4)基于梯形枕轨道-高架桥振动噪声预测模型,分析了考虑轨枕噪声后梯形轨轨道对高架桥振动噪声的控制效果,并探讨了梯形枕轨道参数对轨枕噪声和高架箱梁结构噪声的影响,结果表明:采用梯形枕轨道会使钢轨和轨枕振动加大。考虑梯形轨枕噪声后,梯形枕轨道对高架箱梁结构噪声的降噪量平均降低3.8dB。对于梯形轨枕结构噪声,扣件刚度影响最大,轨枕厚度次之,减振垫刚度和轨枕长度影响最小,扣件刚度每减小一倍,梯形轨枕噪声总声级降低2~3dB;对于高架箱梁结构噪声,减振垫刚度影响最大,轨枕厚度次之,扣件刚度和轨枕长度影响最小,减振垫刚度每减小一倍,箱梁结构噪声总声级降低约3dB。采用厚型轨枕、高弹性减振垫及扣件可最大限度地降低轨枕结构噪声和箱梁结构噪声,进而取得良好的降噪效果。
(1)系统地总结了桥梁结构噪声和梯形枕轨道的研究现状,包括试验研究和理论研究两个方面。同时,详细介绍了本文研究所需的声学基础和理论方法。
(2)建立了1/4车辆-轨道-桥梁系统耦合模型,基于动柔度法求解出相应的动态轮轨力。以某城市轨道交通6号线高架段为背景,基于梁-板混合单元法建立高架桥振动预测模型,同时采用声学边界元法建立高架桥结构噪声预测模型。接着,通过对比仿真结果与现场实测数据,验证了高架桥振动及噪声预测模型的可靠性。
(3)以重庆轨道交通9号线某嘉陵江大桥为工程背景,研究了轨道-高架桥系统的耦合效应,表明在计算动态轮轨力时可将高架桥视为刚性基础。与普通埋入式轨道相比,敷设梯形枕轨道时高架桥总振级平均减小10.3dB,近场场点噪声总声级平均降低5.5dB,梁侧场点噪声总声级平均降低5.7dB,整个受声场内降噪效果为2~8dB。
(4)基于梯形枕轨道-高架桥振动噪声预测模型,分析了考虑轨枕噪声后梯形轨轨道对高架桥振动噪声的控制效果,并探讨了梯形枕轨道参数对轨枕噪声和高架箱梁结构噪声的影响,结果表明:采用梯形枕轨道会使钢轨和轨枕振动加大。考虑梯形轨枕噪声后,梯形枕轨道对高架箱梁结构噪声的降噪量平均降低3.8dB。对于梯形轨枕结构噪声,扣件刚度影响最大,轨枕厚度次之,减振垫刚度和轨枕长度影响最小,扣件刚度每减小一倍,梯形轨枕噪声总声级降低2~3dB;对于高架箱梁结构噪声,减振垫刚度影响最大,轨枕厚度次之,扣件刚度和轨枕长度影响最小,减振垫刚度每减小一倍,箱梁结构噪声总声级降低约3dB。采用厚型轨枕、高弹性减振垫及扣件可最大限度地降低轨枕结构噪声和箱梁结构噪声,进而取得良好的降噪效果。