軌道交通橋梁結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測(cè)與控制研究.pdf

1、列車通過橋梁時(shí)，振動(dòng)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(dòng)，成為一個(gè)個(gè)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(diǎn)”。本文結(jié)合數(shù)值分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)噪聲進(jìn)行預(yù)測(cè)與控制研究，主要內(nèi)容包括：
　　(1)對(duì)有關(guān)橋梁結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測(cè)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(yàn)研究、數(shù)值分析方法(有限元法、邊界元法、統(tǒng)計(jì)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(duì)比分析了國(guó)內(nèi)外四座高架橋的實(shí)測(cè)噪聲頻譜曲線，指出了目前橋梁結(jié)構(gòu)噪聲試驗(yàn)在測(cè)試設(shè)備、評(píng)價(jià)方法、聲源辨識(shí)和測(cè)點(diǎn)布置四方面存在的問題，并探討了橋梁結(jié)構(gòu)噪聲的評(píng)價(jià)和辨識(shí)方法。在此基礎(chǔ)上，以32 m混凝土簡(jiǎn)支箱梁為研究對(duì)象，開展了橋梁結(jié)構(gòu)噪聲的試驗(yàn)研究，針對(duì)四類測(cè)點(diǎn)(參考點(diǎn)、梁下測(cè)點(diǎn)、梁縫測(cè)點(diǎn)和梁側(cè)測(cè)點(diǎn))，對(duì)實(shí)測(cè)噪聲的時(shí)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(dòng)理論、邊界元法和統(tǒng)計(jì)能量分析，提出了橋梁結(jié)構(gòu)噪聲的全頻段預(yù)測(cè)方法。將橋梁振動(dòng)響應(yīng)作為邊界元模型的邊界輸入，將鋼軌振動(dòng)響應(yīng)作為統(tǒng)計(jì)能量分析模型的能量輸入，并采用“強(qiáng)耦合”假設(shè)簡(jiǎn)化子系統(tǒng)間耦合損耗因子的求解。基于MATLAB平臺(tái)編制了計(jì)算機(jī)程序，在頻域內(nèi)實(shí)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(yàn)證了“強(qiáng)耦合”假設(shè)的合理性，并將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與全頻段預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)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(jiǎn)支箱梁為研究對(duì)象，對(duì)其振動(dòng)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(duì)橋梁結(jié)構(gòu)總體噪聲的影響。
　　(5)以32 m單線混凝土簡(jiǎn)支箱梁為研究對(duì)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(jiǎn)支或固結(jié))對(duì)結(jié)構(gòu)聲輻射的影響規(guī)律。對(duì)比了兩種32 m雙線混凝土簡(jiǎn)支箱梁(單箱單室和單箱雙室)的振動(dòng)聲輻射特性

5、。研究了32 m雙線混凝土簡(jiǎn)支U形梁的振動(dòng)聲輻射機(jī)理、頻譜特性和空間分布規(guī)律。
　　(6)建立了移動(dòng)集中力-簡(jiǎn)支箱梁-多重調(diào)諧質(zhì)量阻尼器耦合振動(dòng)模型，推導(dǎo)了時(shí)域微分方程，采用模態(tài)疊加法實(shí)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(jiǎn)支箱梁為研究對(duì)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(jiǎn)單矩形板的聲輻射特性，采用瑞利積分法實(shí)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(duì)結(jié)構(gòu)聲輻射阻抗矩陣和均方振動(dòng)速度耦合矩陣同步對(duì)角化，實(shí)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(jiǎn)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(jí)力源進(jìn)行結(jié)構(gòu)聲輻射的主動(dòng)控制策略?；贛A