高速車輛—橋梁耦合振動與高架橋梁結(jié)構(gòu)噪聲預測研究

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1、－Ｉ：中圖分類號：Ｕ２１１．３；Ｕ２１１．４密級：公開ＵＤＣ本校編號：：讀Ｗ灸通義＃碩±學位論文論文題－目：高逢車輛橋梁搞合振動與高架橋梁結(jié)構(gòu)噪聲預測研究研究生姑名：０２１２３４２：楊建近學號學校指導教師姓名：石廣田楊新文職稱；教授副教授工學碩去專業(yè)：車輛工程＿申請學位等級：２０１５．４．９論義答辯日期２０１５．６．５論文提交日期；；＇：．Ｊ，ｉｉ？ｆ．，．Ｘ．１？．獨創(chuàng)性聲明導下進行的研巧工作和取得的研巧成本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指果，

2、除了文中特別加示注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研腫或證書而使巧過的材料。Ｉ交通大學或其他教育機構(gòu)的學位巧成果，也不包含獲得蘭與我一同工作的同志對本巧究所做的任何貢獻均己在論文中作了明碗的說明并表示了謝意。簽字日期：成皮年真月古曰學位論文作者簽名矣近＿學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解蘭抑巧通大學有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定。特授權(quán)Ｌ，蘭州巧通大學可：Ｊｌ將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進巧檢索并采用影。同意學校向國家有關(guān)部口或機巨、匯編抖供蒼閱和借閱Ｐ、縮印或掃描等復制手段保存和磁盤。構(gòu)送交論的印件

3、文復）后適本授權(quán)說明（保在解密用密的學位論文＾簽：名論文：導師作者簽名學位乂日簽字日月＾日簽字日；如它年月皆調(diào)期１＾種１七＾Ｉ碩士學位論文高速車輛-橋梁耦合振動與高架橋梁結(jié)構(gòu)噪聲預測研究StudyonPredictionofHighSpeedVehicle-BridgeCouplingVibrationandViaductBridgeStructureNoiseRadiation【國家自然基金項目(51165017)資助】作者姓名：楊建近學科、專業(yè)：車輛工程學號：0212342指導教師：石廣田楊新文完成日期：2015.4.9蘭州交通大學LanzhouJiaoto

4、ngUniversity蘭州交通大學碩士學位論文摘要由于高速鐵路在我國快速的發(fā)展和橋梁結(jié)構(gòu)在我國高速鐵路線路中占比高等原因，高速列車通過高架橋梁時引起的橋梁結(jié)構(gòu)振動和噪聲輻射問題已成為人們關(guān)注的行業(yè)熱點問題之一。分析橋梁結(jié)構(gòu)的振動和噪聲輻射，對于確保橋梁使用與安全，提高乘坐舒適性，降低高速鐵路運營引起的振動和噪聲對沿線居民和結(jié)構(gòu)建筑的影響有重要的理論價值和工程應用價值。本文以高速鐵路簡支箱梁橋為研究對象，建立考慮軌道結(jié)構(gòu)參振的車橋垂向耦合振動模型和高架箱梁橋結(jié)構(gòu)聲學分析模型以分析橋梁結(jié)構(gòu)的振動和噪聲輻射。首先建立高速列車車輛-軌道-橋梁耦合動力學系統(tǒng)。將車輛看作具有10自由度的

5、多剛體系統(tǒng)，推導出車輛系統(tǒng)的動柔度；扣件系統(tǒng)和CA砂漿層用線性彈性阻尼單元模擬。將鋼軌看作無限長Timoshenko梁、軌道板簡化為自由-自由的Euler梁、橋梁簡化為簡支Euler梁，從而將軌道-橋梁相互作用系統(tǒng)簡化為疊合梁模型，再利用動柔度的思想求得軌道-橋梁相互作用系統(tǒng)疊合梁模型的動柔度；隨后進一步將軌道板簡化為四邊自由的kirchhoff薄板模型，用有限元方法建立橋梁結(jié)構(gòu)的有限元模型，從而建立了三維的軌道-橋梁相互作用系統(tǒng)。通過輪軌相互作用關(guān)系將車輛子系統(tǒng)和軌道-橋梁相互作用系統(tǒng)耦合成車輛-軌道-橋梁耦合動力學模型。然后利用高速列車車輛-軌道-橋梁耦合動力學模型，求解輪

6、軌幾何不平順激勵下的垂向輪軌動態(tài)相互作用力和軌道、橋梁結(jié)構(gòu)的動力學響應。又利用虛擬激勵法分析了輪軌隨機不平順激勵下軌道和橋梁結(jié)構(gòu)的隨機振動。最后利用有限元/邊界元法，以輪軌幾何不平順激勵下的垂向輪軌動態(tài)相互作用力作為載荷，求解橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型的動力學響應，再以橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型的動力學響應為邊界條件分析橋梁結(jié)構(gòu)的噪聲輻射特性。通過以上研究，得出以下結(jié)論：橋梁結(jié)構(gòu)的整體振動模態(tài)主要集中在低頻段；在較高的頻域范圍，橋梁主要以局部振動模態(tài)為主，且主要以翼板的陣型為主。板殼單元能夠很好的反映包括頂板、腹板、底板的局部模態(tài)陣型，因此適合用于橋梁結(jié)構(gòu)的振動及噪聲輻射分析。隨著頻率的增加，

7、鋼軌的垂向動柔度幅值大于軌道板的動柔度幅值，軌道板的動柔度幅值大于橋梁的動柔度幅值。整個頻率范圍內(nèi)，鋼軌的動柔度相位角始終處于負值，而軌道板與橋梁的動柔度相位變化比較復雜，特別是在1000Hz以上隨著頻率的增加呈現(xiàn)較為明顯的震蕩趨勢。鋼軌振動沿縱向的衰減率變化較簡單，在1000Hz以下衰減較明顯而在1000Hz以上衰減較小，軌道板和橋梁的振動沿縱向的衰減率變化較復雜。-I-高速車輛-橋梁耦合振動與高架橋梁結(jié)構(gòu)噪聲預測研究在車速為250km/h時，在輪軌幾何不平順激勵下或在德國低干擾譜及Sat