軌道交通橋梁結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測與控制研究.pdf

1、列車通過橋梁時，振動能量通過軌道結(jié)構(gòu)傳遞到橋面及其它橋梁構(gòu)件，并激發(fā)其振動，成為一個個大小不一的“聲板”，由此形成噪聲的“二次輻射”，導(dǎo)致橋梁區(qū)段成為噪聲地圖上的“熱點”。本文結(jié)合數(shù)值分析和現(xiàn)場試驗對橋梁結(jié)構(gòu)噪聲進(jìn)行預(yù)測與控制研究，主要內(nèi)容包括：
　　(1)對有關(guān)橋梁結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測與控制的研究進(jìn)行了系統(tǒng)歸納和總結(jié)，包括橋梁結(jié)構(gòu)噪聲的試驗研究、數(shù)值分析方法(有限元法、邊界元法、統(tǒng)計能量法等)和降噪措施(建筑材料、聲屏障、隔振與減振、粘

2、彈性阻尼材料、橋梁結(jié)構(gòu)形式等)三方面內(nèi)容。
　　(2)結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)形式，對比分析了國內(nèi)外四座高架橋的實測噪聲頻譜曲線，指出了目前橋梁結(jié)構(gòu)噪聲試驗在測試設(shè)備、評價方法、聲源辨識和測點布置四方面存在的問題，并探討了橋梁結(jié)構(gòu)噪聲的評價和辨識方法。在此基礎(chǔ)上，以32 m混凝土簡支箱梁為研究對象，開展了橋梁結(jié)構(gòu)噪聲的試驗研究，針對四類測點(參考點、梁下測點、梁縫測點和梁側(cè)測點)，對實測噪聲的時域特性、頻譜特性和傳播規(guī)律等進(jìn)行了分析。

3、　　(3)基于列車-軌道-橋梁耦合振動理論、邊界元法和統(tǒng)計能量分析，提出了橋梁結(jié)構(gòu)噪聲的全頻段預(yù)測方法。將橋梁振動響應(yīng)作為邊界元模型的邊界輸入，將鋼軌振動響應(yīng)作為統(tǒng)計能量分析模型的能量輸入，并采用“強耦合”假設(shè)簡化子系統(tǒng)間耦合損耗因子的求解?；贛ATLAB平臺編制了計算機(jī)程序，在頻域內(nèi)實現(xiàn)了橋梁結(jié)構(gòu)噪聲的穩(wěn)態(tài)分析。
　　(4)采用數(shù)值方法驗證了“強耦合”假設(shè)的合理性，并將現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)與全頻段預(yù)測結(jié)果進(jìn)行了對比，探討了箱梁結(jié)構(gòu)噪聲

4、峰值的產(chǎn)生原因。以32 m雙線混凝土簡支箱梁為研究對象，對其振動聲輻射機(jī)理、頻譜特性和空間分布規(guī)律進(jìn)行了分析，并考察了車速、墩高、聲屏障和地面反射等因素對橋梁結(jié)構(gòu)總體噪聲的影響。
　　(5)以32 m單線混凝土簡支箱梁為研究對象，考察了材料屬性(彈性模量、材料密度和結(jié)構(gòu)阻尼)、板厚(頂板、底板和腹板)、腹板傾角和邊界條件(簡支或固結(jié))對結(jié)構(gòu)聲輻射的影響規(guī)律。對比了兩種32 m雙線混凝土簡支箱梁(單箱單室和單箱雙室)的振動聲輻射特性

5、。研究了32 m雙線混凝土簡支U形梁的振動聲輻射機(jī)理、頻譜特性和空間分布規(guī)律。
　　(6)建立了移動集中力-簡支箱梁-多重調(diào)諧質(zhì)量阻尼器耦合振動模型，推導(dǎo)了時域微分方程，采用模態(tài)疊加法實現(xiàn)了模態(tài)解耦，以頻響函數(shù)為中間變量，確立了優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，并采用有約束的非線性規(guī)劃模型進(jìn)行最優(yōu)控制參數(shù)的求解。在此基礎(chǔ)上，以32 m雙線混凝土簡支箱梁為研究對象，探討了在箱內(nèi)布置多重調(diào)諧質(zhì)量阻尼器進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)減振、降噪的效果。
　　(7)研究了

6、簡單矩形板的聲輻射特性，采用瑞利積分法實現(xiàn)了此類結(jié)構(gòu)輻射聲功率的解耦，并分析了其聲輻射模態(tài)特性。采用結(jié)構(gòu)輻射聲功率的一般公式，將振型疊加法、邊界元法和矩陣的廣義特征值分解結(jié)合起來，對結(jié)構(gòu)聲輻射阻抗矩陣和均方振動速度耦合矩陣同步對角化，實現(xiàn)了任意復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)聲輻射功率的解耦，并將結(jié)構(gòu)的輻射效率以特征值、特征向量的簡單疊加表示出來。結(jié)合結(jié)構(gòu)聲輻射模態(tài)方法，將結(jié)構(gòu)輻射聲功率作為目標(biāo)函數(shù)，討論了采用次級力源進(jìn)行結(jié)構(gòu)聲輻射的主動控制策略?；贛A