鐵路結(jié)合梁橋結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測及約束阻尼層控制研究.pdf

1、由于鐵路運輸具有速度快、運量大、占地少、能耗低、低碳環(huán)保、安全可靠、準(zhǔn)點率高、運輸成本低等優(yōu)點，已成為最重要的交通運輸方式之一。1964年日本新干線開通以來，高速鐵路建設(shè)方興未艾。中國已建成高速鐵路超過1.6萬公里，正在興建和即將興建的高速鐵路達到2萬公里，運營線路里程和在建線路里程均位居世界第一，其中運營線路占世界高速鐵路運營總里程60％以上。隨著高速鐵路和城市軌道交通的快速發(fā)展，在促進經(jīng)濟發(fā)展、給人們出行帶來便利的同時，其帶來的噪聲

2、問題日益突出。另一方面由于人們對生活環(huán)境要求的提高，鐵路引起的振動與噪聲問題越來越受到人們的重視。與路基區(qū)段相比，橋梁區(qū)段噪聲增加可達到0～20 dB。在噪聲地圖上，橋梁往往形成噪聲熱點區(qū)域，且我國軌道交通中橋梁所占比例很高。雖然橋梁結(jié)構(gòu)噪聲在整個鐵路噪聲中所占的比重不大，但橋梁結(jié)構(gòu)噪聲對人體危害較大，且目前針對橋梁結(jié)構(gòu)噪聲的減振降噪措施不多，因此對橋梁結(jié)構(gòu)噪聲的產(chǎn)生和傳播規(guī)律及減振降噪措施研究具有重要的實際意義。本文對鐵路結(jié)合梁橋的噪

3、聲產(chǎn)生機理和約束阻尼層減振降噪展開多學(xué)科交叉研究，主要工作和成果如下:
　　(1)在閱讀國內(nèi)外相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，對橋梁結(jié)構(gòu)噪聲和約束阻尼層的研究現(xiàn)狀進行綜述，對各種計算方法的優(yōu)缺點進行總結(jié)，為本文提出合理的計算方法厘清了方向。
　　(2)結(jié)合列車-軌道-橋梁耦合振動理論、統(tǒng)計能量分析原理和振動聲輻射理論，提出了鐵路結(jié)合梁橋結(jié)構(gòu)噪聲理論預(yù)測模型。對鐵路(32+40+32)m連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋在動車組作用下的振動與噪聲進行了

4、現(xiàn)場試驗研究，分析了其頻譜特性和傳播規(guī)律，并對本文提出的鐵路結(jié)合梁橋結(jié)構(gòu)噪聲理論計算方法進行了驗證。
　　(3)以鐵路(32+40+32)m連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋和64 m簡支桁梁鋼-混結(jié)合梁橋為研究對象，對動車組運行時橋梁產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)噪聲進行了仿真計算，分析了鐵路結(jié)合梁橋結(jié)構(gòu)噪聲的輻射機理、頻譜特性和空間分布規(guī)律，得出了橋梁主要構(gòu)件輻射噪聲的貢獻量。
　　(4)對約束阻尼層用于薄壁結(jié)構(gòu)減振降噪的機理進行了介紹，提出了基于模態(tài)

5、應(yīng)變能法和統(tǒng)計能量分析的約束阻尼層減振降噪理論分析方法。采用模態(tài)應(yīng)變能法計算敷設(shè)約束阻尼層構(gòu)件的結(jié)構(gòu)內(nèi)損耗因子，結(jié)合統(tǒng)計能量法分析了約束阻尼層對鐵路結(jié)合梁橋的減振降噪效果。理論分析考慮了黏彈性阻尼材料剪切模量和損耗因子的頻變特性。再以工字形鋼梁為例，通過試驗研究和理論分析探討了約束阻尼層的減振降噪效果和優(yōu)化方案。
　　(5)對(32+40+32)m鋼-混結(jié)合梁橋敷設(shè)約束阻尼層前后車致橋梁振動與噪聲進行了現(xiàn)場測試，對比分析了約束阻尼

6、層對運營鐵路結(jié)合梁橋的振動與噪聲控制效果，驗證了本文提出的約束阻尼層結(jié)構(gòu)振動與噪聲的理論分析方法。以鐵路(32+40+32)m連續(xù)板梁鋼-混結(jié)合梁橋和64 m簡支桁梁鋼-混結(jié)合梁橋為例，開展約束阻尼層用于鐵路結(jié)合梁橋的振動與噪聲控制研究。通過對約束阻尼層進行參數(shù)分析，得出了阻尼層剪切模量、約束層材料、阻尼層厚度、約束層厚度對降噪效果的影響規(guī)律。采用模態(tài)應(yīng)變能法對約束阻尼層的敷設(shè)位置進行了優(yōu)化分析，得到了可應(yīng)用于實際鐵路結(jié)合梁橋的振動與噪