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既有地铁列车振动荷载下密贴下穿通道的动力响应特性研究

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岩石力学与工程学报 2023年第5期42卷 1273-1286页

作者：章慧健牛晓宇刘功宁刘秋阳苗龙刚刘伟雄西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031

根据换乘要求,成都地铁8号线倪家桥站在既有1号线车站下方设置密贴下穿的换乘通道。以此工程为依托,采用现场测试和数值模拟方法,对地铁列车振动荷载下密贴下穿通道的动力响应特征进行研究,并对比分析下穿通道顶板厚度、侧墙厚度和中墙... 详细信息

根据换乘要求,成都地铁8号线倪家桥站在既有1号线车站下方设置密贴下穿的换乘通道。以此工程为依托,采用现场测试和数值模拟方法,对地铁列车振动荷载下密贴下穿通道的动力响应特征进行研究,并对比分析下穿通道顶板厚度、侧墙厚度和中墙厚度等因素对上述动力响应的影响规律。研究结果表明:在时域上,随着下穿通道顶板与既有车站底板(两者密贴)厚度比RRF或下穿通道中墙与侧墙厚度比RMS增大,下穿通道总体振动响应均减弱,但减弱幅度逐渐降低;从这个角度得出最优RRF和RMS分别建议为1.5和1.0。下穿通道各部位振动响应强度(加速度幅值,不考虑方向性)沿竖向由上至下、沿横向由中间向两侧衰减,具体为:顶板>中墙>侧墙>底板。在频域上,下穿通道振动频响范围为40~160 Hz,RRF和RMS的增加不改变结构频响范围的分布,但对振动强度,尤其是高频振动强度有明显抑制作用。

关键词：隧道工程密贴下穿列车动载车致振动厚度比动力响应

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线下式桥建合一车站振动噪声特性及控制研究

铁道工程学报 2022年第7期39卷 102-108页

作者：刘家海胡永利刘舫泊杨吉忠济南轨道交通集团有限公司济南250101 中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

研究目的:为掌握线下式车站车致振动和噪声的形成机理、传递路径及分布特性差异,建立“列车-轨道-结构-土体”耦合动力学模型研究列车过站时引发的站房车致振动,利用声学有限元方法计算二次结构噪声,利用统计能量分析计算站厅内环境噪声... 详细信息

研究目的:为掌握线下式车站车致振动和噪声的形成机理、传递路径及分布特性差异,建立“列车-轨道-结构-土体”耦合动力学模型研究列车过站时引发的站房车致振动,利用声学有限元方法计算二次结构噪声,利用统计能量分析计算站厅内环境噪声,并根据研究结果开展线下式桥建合一车站低振动噪声设计。研究结论:(1)相比桥建分离车站,桥建合一车站候车厅在30 Hz以上的振级增幅达30 dB,而在人体更敏感的30 Hz以下低频范围内振级差异仅3.5 dB;(2)桥建合一车站因其承轨层与周边结构硬连接,承轨层振动更小,二次结构噪声较桥建分离车站低5.5 dBA,环境噪声低1.4 dBA,总体上对乘客来说具有更好的声振舒适性;(3)采用重型减振轨道能够有效抑制站房振动,楼板的垂向振动加速度减小10倍以上,二次结构噪声降幅可达25 dBA以上;在站台层和站厅层内采取吸声、隔声措施可使候车厅内环境噪声降幅达15 dBA以上;(4)相关振动噪声控制方案可为综合交通枢纽的减振降噪设计提供参考。

关键词：桥建合一线下式车站车致振动二次结构噪声环境噪声

人行天桥在不同车致振动传播途径下的响应分析

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公路交通科技（应用技术版） 2020年第10期16卷 278-284页

作者：赵锐张保山张广泰新疆大学建筑工程学院新疆乌鲁木齐830047 新疆维吾尔自治区建筑结构与抗震重点实验室新疆乌鲁木齐830047 中交一公局公路勘察设计院有限公司北京100023

人行天桥下过往车辆激起主梁的振动主要是通过地面和气流两种传播途径传播的。为明确地面激励和气流激励的作用机理及其对人行天桥的影响程度,分别依据随机理论和流场分析方法建立了两种激励的计算模型,考虑单车行驶、多车相继行驶和并... 详细信息

人行天桥下过往车辆激起主梁的振动主要是通过地面和气流两种传播途径传播的。为明确地面激励和气流激励的作用机理及其对人行天桥的影响程度,分别依据随机理论和流场分析方法建立了两种激励的计算模型,考虑单车行驶、多车相继行驶和并排行驶不同工况,将两种激励模型加到人行天桥有限元模型上进行加速度时程响应分析和应力分析,并对该桥进行了现场实测验证。结果表明:车辆激励下,主梁主要产生的是竖向振动;地面激励比气流激励的影响时间要长,而且峰值时刻相互错开,削弱了对人行天桥的影响;地面激励时,多车并排行驶可近似认为是单车行驶时振动的叠加,多车相继行驶与车数无关;气流激励时,多车并排行驶产生的振动比单车的叠加偏小,而且并排车数越多,减小幅度越大,多车相继行驶可减小气流激励峰值。该结论可为人行天桥的设计和监测提供可靠依据。

关键词：人行天桥车致振动振动激励传播途径响应分析

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高架轨道交通线路声屏障振动辐射噪声特性

重庆大学学报 2022年第S1期45卷 60-65页

作者：毛伟何渝谢辉陈力中机中联工程有限公司重庆400039 重庆大学建筑城规学院重庆400045 重庆交通大学土木工程学院重庆400074

高架桥区段轨道交通列车运行时,车致振动效应会诱发声屏障振动,产生辐射噪声。以内折式声屏障为研究对象,通过数值模拟与分析,在边界元理论基础上探索轨道交通声屏障辐射噪声传播规律。结果表明:横向车致振动是诱发声屏障辐射噪声的主... 详细信息

高架桥区段轨道交通列车运行时,车致振动效应会诱发声屏障振动,产生辐射噪声。以内折式声屏障为研究对象,通过数值模拟与分析,在边界元理论基础上探索轨道交通声屏障辐射噪声传播规律。结果表明:横向车致振动是诱发声屏障辐射噪声的主导因素且声波呈现出逐渐扩散的现象,产生的振动加速度频率集中在20~80 Hz以内;垂向声场声压自上向下逐步递减,声压量级变化的幅度加剧,此现象在低频区段更为显著;声屏障辐射噪声增加横向区域2~3 dB的线性声压级,地面对噪声的刚性反射加剧了声场的指向性与噪声量级,造成在近场区域以及远场上方区域接近6 dB的噪声放大效应。车致振动诱发声屏障产生的低频辐射噪声显著影响改变了沿线周边噪声声场。

关键词：高架轨道交通声屏障辐射噪声车致振动

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山区简易刚性悬索桥振动舒适性评价

公路 2022年第8期67卷 102-108页

作者：杨旭李睿刘书豪李晓章昆明理工大学建筑工程学院昆明市650500 四川省广安市广安区交通运输局广安市638500

目前山区简易刚性悬索桥的振动舒适性问题越来越突出,而考虑车致桥梁振动影响行人行走舒适性的研究相对较少,因此分析通行车辆引起悬索桥振动响应的问题有着重要的现实意义。以某山区悬索桥为对象,分析了具有代表性的6种车辆荷载工况下... 详细信息

目前山区简易刚性悬索桥的振动舒适性问题越来越突出,而考虑车致桥梁振动影响行人行走舒适性的研究相对较少,因此分析通行车辆引起悬索桥振动响应的问题有着重要的现实意义。以某山区悬索桥为对象,分析了具有代表性的6种车辆荷载工况下的桥梁结构振动响应,并结合ISO2631标准和德国EN03规范对桥梁结构的振动舒适性进行了讨论。结果表明,按照ISO2631标准,所有车辆荷载工况下的桥梁振动加速度响应均方根值位于0.31~0.635 m/s^(2),处于“中度舒适”范围,结构的振动舒适性满足规范要求;而按照德国EN03规范,在工况1~4车辆荷载条件下,桥梁结构的竖向加速度峰值满足规范要求,行人行走处在“中度舒适”范围内,但是在工况5、6车辆荷载条件下,结构有部分位置竖向峰值加速度不满足规范要求。为了保证行人在桥上行走的舒适性,在未来设计当中应当限制过桥车辆的荷载以及车辆的行驶速度,同时要加强对桥面的养护,防止路面出现破损以致加大车辆对结构的振动作用,影响行人行走的舒适性。

关键词：刚性悬索桥车致振动加速度响应均方根值振动响应振动舒适性

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车桥耦合振动下中承式拱桥吊杆汽车冲击效应

噪声与振动控制 2022年第1期42卷 206-213页

作者：贺煊博郭增伟徐华重庆交通大学土木工程学院重庆400074

针对中承式拱桥短吊杆在实际工程中易疲劳断裂的问题,采用接触约束法实现车桥耦合振动响应的求解,以某中承式拱桥为背景研究不同类型车辆过桥时不同长度吊杆轴力的时变特性和动力冲击效应,对比分析出、入桥侧短吊杆冲击效应的差异和不... 详细信息

针对中承式拱桥短吊杆在实际工程中易疲劳断裂的问题,采用接触约束法实现车桥耦合振动响应的求解,以某中承式拱桥为背景研究不同类型车辆过桥时不同长度吊杆轴力的时变特性和动力冲击效应,对比分析出、入桥侧短吊杆冲击效应的差异和不同部位吊杆的疲劳损伤分布规律。研究发现:车辆过桥时吊杆最大的力学响应出现在车辆通过该吊杆时刻,但吊杆轴向应力会出现波动,且应力波动的高频分量多发生于车辆经过吊杆后的余振阶段;车桥耦合振动所导致的吊杆轴向应力波动频率和幅值随吊杆长度的减小而逐渐增强,相同条件下算例最短吊杆的疲劳损伤度为最长吊杆的3倍;出桥侧主梁因受车辆荷载激励“方向性”的影响,导致出桥侧短吊杆的轴向应力冲击系数达到入桥侧短吊杆的2倍,且出桥侧吊杆的疲劳损伤度和疲劳动力放大系数均表现出大于等长度入桥侧吊杆的趋势;吊杆的疲劳损伤度随着车重的增加而增加,46 t车辆作用下短吊杆疲劳损伤度可达到2 t车辆的40000倍以上。

关键词：振动与波中承式拱桥短吊杆车致振动冲击效应疲劳损伤

列车轮轨荷载作用下桥上声屏障结构振动与噪声辐射研究

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列车轮轨荷载作用下桥上声屏障结构振动与噪声辐射研究

作者：解晓添中南大学

学位级别：硕士

高速铁路噪声给沿线附近居民带来了严重的生活困扰,在铁路沿线设置声屏障是解决这一问题的有效措施之一。然而,声屏障在降噪服役过程中,其自身结构在列车轮轨荷载作用下发生振动,极有可能造成失稳破坏。此外,声屏障在振动的情况下,也会... 详细信息

高速铁路噪声给沿线附近居民带来了严重的生活困扰,在铁路沿线设置声屏障是解决这一问题的有效措施之一。然而,声屏障在降噪服役过程中,其自身结构在列车轮轨荷载作用下发生振动,极有可能造成失稳破坏。此外,声屏障在振动的情况下,也会成为一种噪声源,向周围环境辐射噪声。因此,本文在国家自然科学基金(51878672)——“气动荷载作用下高速铁路声屏障结构优化设计理论与方法研究”的资助下,以赣深线铁路桥梁段声屏障为研究对象,采用数值模拟的方法,对声屏障车致振动响应及结构噪声辐射规律进行综合分析,开展的研究工作如下:(1)基于多体动力学理论,通过SIMPACK软件建立CRH2型高速列车模型。根据快速傅里叶逆变换,反演出德国低干扰轨道谱时域信号作为车体振动激励源。(2)基于ANSYS APDL模块,采用参数化命令流语言建立桥梁-声屏障系统有限元模型,通过子结构分析模块生成SIMPACK可识别的柔性体文件。结合SIMPACK柔性轨道模块,实现ANSYS与SIMPACK对列车-桥梁-声屏障系统耦合振动的联合仿真,并分析计算列车在单车行驶情况下,以不同速度通过两种不同高度声屏障时所产生的轮轨时程力。(3)基于瞬态动力学理论,通过ANSYS Workbench模块建立高速铁路声屏障车致振动动力学分析模型,将轮轨时程力加载到钢轨上,计算分析不同工况下桥梁段声屏障的结构振动规律。(4)基于声学边界元理论,通过噪声分析软件LMS ***建立高速铁路桥梁段声屏障声学边界元模型,以列车轮轨荷载作用下声屏障结构振动加速度为声学边界条件开展计算,讨论了声屏障车致振动下噪声辐射的二维声场分布情况、设置场点的声压级频谱及衰减规律。图48幅,表15个,参考文献84篇。

关键词：高速铁路桥梁段声屏障车致振动噪声辐射车桥耦合

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跨江桥梁水下振动噪声特性研究

跨江桥梁水下振动噪声特性研究

作者：陆炜东南大学

学位级别：硕士

随着交通输运的发展,跨江桥梁越来越多,且很多穿过国家水生生物自然保护区。水生生物依靠声音信号来感知外部环境,车致桥梁结构振动而产生的水下辐射噪声会对其声音信号的发射与接受造成极大的干扰。此外,过大的辐射噪声会直接在物理上... 详细信息

随着交通输运的发展,跨江桥梁越来越多,且很多穿过国家水生生物自然保护区。水生生物依靠声音信号来感知外部环境,车致桥梁结构振动而产生的水下辐射噪声会对其声音信号的发射与接受造成极大的干扰。此外,过大的辐射噪声会直接在物理上损伤水生生物的听力,致其产生暂时性甚至永久性的听力阈移。目前,桥梁引起的水下振动噪声特性、辐射机理和影响范围尚不明确。在此背景下,本文结合某过江通道工程,对其运营过程中车致桥梁振动所引起的水下振动噪声进行预测分析,揭示各种声源的噪声特性、传播及衰减规律,为水下濒危物种的听觉保护提供理论依据。本文的主要研究工作如下:(1)建立了基于MIDAS的三维杆系动力学数值仿真模型和基于ANSYS的三维混合动力学数值仿真模型,分别对两个模型进行模态分析,探讨了桥梁-土体系统的自振特性,验证了模型的有效性,为后续的研究提供数据支撑。(2)基于声模态传递向量法进行桥塔/土体辐射噪声的预测与分析。生成随机车流模型,基于模态叠加法进行车桥耦合分析,得到三种随机车流工况下的桥塔与土体结构的振动响应;建立了基于LMS ***的三维桥梁-土-水-空气耦合模型,并将桥塔-土体结构的模态位移作为声学网格与结构网格的耦合边界,得到声模态传递向量;结合声模态传递向量和车桥耦合振动响应进行桥塔/土体辐射噪声的预测;基于预测结果,初步分析了辐射噪声的时频特性与传播规律。(3)从辐射噪声空间分布特性和桥塔/土体辐射噪声贡献分析两方面研究桥梁水下振动噪声的辐射机理与特性。建立各个方向的平面、弧形场点,获得水下噪声声场云图,分析其传播及衰减规律,厘清水下不同区域的噪声特性;分别计算桥塔与土体的辐射噪声声压级,厘清桥塔辐射噪声与基础土体辐射噪声对总噪声的贡献大小。

关键词：悬索桥车致振动水下噪声数值仿真噪声特性

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“站桥合一”高架车站动力响应影响参数研究

铁道科学与工程学报 2023年第2期20卷 671-681页

作者：郭向荣刘江浩吴业飞蒋晔中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063

为探究“站桥合一”型高架车站在不同车速工况以及不同结构参数情况下,列车通过车站引起的动力响应问题,以某典型“站桥合一”型车站为例,建立列车-轨道-车站系统空间耦合振动仿真分析模型,分析列车通过引起的车站站台层与站厅层的动力... 详细信息

为探究“站桥合一”型高架车站在不同车速工况以及不同结构参数情况下,列车通过车站引起的动力响应问题,以某典型“站桥合一”型车站为例,建立列车-轨道-车站系统空间耦合振动仿真分析模型,分析列车通过引起的车站站台层与站厅层的动力响应,讨论车站振动随车速变化的规律,通过对比计算结果与现场实测数据,验证模型的准确性。在此基础上,重点分析在列车车速相同的情况下,不同轨道梁梁高、站厅层框架柱尺寸、承轨层楼板厚度、站厅层和站台层楼板厚度分别对车站结构动力响应的影响。研究结果表明:站厅层竖向位移随车速增加呈现增大趋势,而车站结构的横向、纵向位移随车速的增大均呈现先增大后减小的趋势;车站结构的竖向加速度随车速增加呈增大趋势,且竖向加速度响应明显大于横向和纵向加速度响应,站厅层横向与纵向加速度响应随车速增大呈增大趋势;对此类车站而言,增大承轨层楼板厚度,对减小车站结构的动力响应作用最为明显,站厅层和站台层楼板的动力响应都有明显减小;增大站台层楼板厚度,仅站台层楼板的动力响应有所减小;增大轨道梁高度,仅站台层楼板的竖向位移响应有明显的减小;增大站厅层截面柱尺寸和站厅层楼板厚度,则对车站结构的动力响应影响很小。

关键词：站桥合一车致振动现场实测动力响应