减振轨道对钢桁梁桥噪声影响规律的研究

列车经过钢桁梁桥时引起的噪声辐射问题比混凝土桥更为突出,对沿线居民造成的影响更大。以某轨道交通钢桁梁桥为研究对象,基于统计能量法(SEA)建立钢桁梁桥结构噪声与轮轨噪声预测模型,分析包含一般减振整体道床、减振垫浮置板、橡胶弹簧浮置板和钢弹簧浮置板在内的4种不同轨道减振结构型式对钢桁梁桥人行系统及周边敏感场点的噪声影响及传播规律,并对人行系统及敏感点处的综合噪声进行预测。研究表明,减振垫浮置板道床在降低钢桁梁桥人行系统及敏感点处的综合噪声方面效果最优。研究结论为钢桁梁桥上的轨道减振结构设计选型提供依据,为解决今后类似工程的桥梁噪声问题提供一定借鉴。     

U肋加劲板的声振特性研究

为分析U肋加劲板的声振特性,联合锤击试验和数值仿真方法从振动传递特性和声辐射性能2个方面进行研究。首先,以某钢箱梁为原型,设计制作一足尺U肋加劲板结构,通过锤击激励获得不同位置的振动和噪声响应。然后,以有限元计算得到的振动响应作为边界元仿真的边界条件,建立混合有限元-边界元模型预测U肋加劲板的振动声辐射,并将仿真结果与实测值进行对比。最后,通过数值仿真探讨U肋的声振贡献量,并分析结构设计参数（顶板厚度、U肋厚度和U肋间距）对顶板声功率级的影响规律。研究结果表明：相比混凝土结构,U肋加劲板的振动噪声更加明显,且频谱范围更宽,主要集中在几百至上千Hz;U肋正上方和U肋之间的顶板原点导纳差异不大;顶板原点导纳和U肋传递导纳的频谱特性相似,并在量值上具有可比性;混合有限元-边界元预测方法具有较高的精度,但计算效率不高;受到U肋自身的振动声辐射和声反射效应的影响,U肋加劲板正下方的噪声比侧方高出约10 dB（A）,声压级峰值频段为400~1 250 Hz;顶板厚度和U肋间距是决定顶板声辐射大小的决定性因素,算例中顶板厚度减小6 mm或U肋间距增大300 mm时,顶板声功率级分别增加5.4 dB（A）或9.4 dB（A）;U肋厚度在6~10 mm内变化时,顶板声功率级改变不大。     

铁道车辆过桥竖向振动加速度频域近似算法

列车过桥时引起的桥梁挠曲会降低车辆乘坐舒适度,高速铁路桥梁设计时一般通过控制桥梁的挠度或进行车-桥耦合动力分析来保证车辆舒适度。为得到车辆过桥的振动规律,并提供一种便于工程应用的计算方法,基于频域分析,将桥梁变形假设为正弦半波并展开为傅里叶级数,输入车辆点头、沉浮频响函数,经过简化得出车辆竖向加速度的包络近似算式。通过实例计算结果与时域方法对比,验证了频域包络算法的准确性。频域包络解析公式还揭示了影响车辆过桥舒适度的主要因素,即桥梁最大挠度、设计车速和桥跨的比值、车辆自振频率、车辆频率响应函数等。     

公轨两用钢桁桥轨道横梁与整体节点连接头的疲劳荷载

为评定公轨两用钢桁桥下层轨道横梁与焊接整体节点连接头在交通荷载作用下的疲劳损伤累积，对该细节在桥梁设计寿命内车辆荷载所产生的疲劳荷栽谱的计算方法进行了研究。在对桥梁的车辆荷载进行分析的基础上，参照各国相关规范，建立了代表桥梁设计寿命内真实运营状况的疲劳荷载模型，并通过全桥三雏有限元分析模拟计算该连接细节所承受的荷载历程。依据疲劳损伤累积理论，确定了公轨两用钢桁桥轨道横梁与整体节点连接头验证性疲劳试验的试验荷栽。结果表明：该连接细节的疲劳损伤荷载基本不受上层汽车的影响，主要取决于轻轨，可以通过直接将轻轨计算结果乘以一定的提高系数得出。     

大跨度公轨两用桥轨道横梁与整体节点连接疲劳试验研究

介绍国内首座大跨度公轨两用桥——重庆菜园坝长江大桥轨道横梁与整体节点连接的足尺模型疲劳试验。首先根据大桥交通状况与设计流量，由疲劳损伤累积理论，确定其疲劳荷载谱，制定出疲劳荷载取值；然后，设计并制作了1：1足尺模型，对模型进行200万次疲劳加载试验。试验结果表明，试验模型应力水平较低，实测应力幅大致为30MPa，疲劳加载200万次后，试验模型未出现裂纹。最后根据疲劳试验结果及国内外有关规范，对轨道横梁与整体节点连接的疲劳性能进行了评价，认为在结构使用寿命期间及正常养护维修情况下，该连接不会发生疲劳开裂，疲劳强度满足要求。     

列车脱轨撞击U型梁动力仿真模拟及损伤分析

研究目的:城市轨道交通U型梁在极端状况下会受到列车脱轨施加的侧向撞击作用,从而导致结构损伤破坏,威胁行车安全。本文采用显式动力有限元软件建立列车-U型梁碰撞模型,对碰撞全过程进行仿真分析,探讨两者之间的碰撞作用机理,并将计算结果与相关规范报告进行对比,最后分析U型梁的碰撞损伤模式。研究结论:(1)根据列车-U型梁接触状态可将碰撞过程分为脱轨后自由运动、初始碰撞接触和后继碰撞接触三个阶段;(2)各个工况中列车的纵、横向碰撞力峰值均小于UIC规范建议值,横向碰撞力基本满足ACI报告建议值,列车减速加速度均接近或超过9.8 m/s2,大于ACI规范中建议的列车减速加速度值0.5g;(3)碰撞过程中车体动能绝大部分以摩擦形式耗散,初始动能较大的列车在单位时间内摩擦耗能较多,但其亦需更长接触摩擦过程使其停止;(4)列车减速过程中加速度越大,对于结构的损伤也就越严重,U型梁的碰撞损伤主要表现为翼缘混凝土剥落,腹板产生塑性应变,但结构整体未发生破坏;(5)本研究成果可为新建U型梁结构的防撞设计以及既有结构的防护措施制定提供参考。     

基于小波变换分析箱梁振动噪声的时频特性

为探讨列车激励引起箱梁振动噪声的时频特性,以32 m混凝土简支箱梁为例,现场实测箱梁各板件的振动和近场噪声,并采用小波变换结合MLP (modified Littlewood-Paley)小波基的方法进行信号处理.引入小波脊线和小波能量比两个指标对信号的时频特性进行定量分析,在此基础上,探讨了行车速度和行车方向的影响规律.研究结果表明:相比Morlet小波和Mexihat小波,MLP小波更清晰地刻画箱梁振动噪声在时-频两域的局部集中特性;箱梁噪声比振动的频变程度要小,且前者的小波能量在频域上更为集中;翼板振动和腹板振动的频变特性分别对行车速度和行车方向敏感;45～60 Hz范围是箱梁噪声控制的关键频率范围.     

车桥耦合振动中2种轮轨接触模型的比较分析

将车桥耦合系统分为车辆和桥梁2个系统并分别给出二者的振动方程,采用迭代解法对方程进行求解,分析轮轨之间弹性接触和密贴接触对车桥系统动力分析结果的影响。结果表明:密贴接触模型取的时间步长比弹性接触模型取的时间步长大,密贴接触模型迭代时间步长为0.001 s时收敛,而弹性接触模型迭代时间步长要0.000 1 s才收敛。在同样时间步长0.000 1 s条件下,弹性接触模型的收敛迭代次数为9次,而密贴接触模型的收敛迭代次数为4次;在计算桥梁的动力响应时,弹性接触模型和密贴接触模型的计算结果比较接近,也和实测值接近,但密贴接触的计算工作量较小,收敛快;而在计算列车的竖向加速度、轮重减载率和脱轨系数时,弹性接触模型的计算结果比密贴接触模型的计算结果大。分析认为用弹性接触模型比较符合实际。     

轨道不平顺激励下高速铁路桥上列车走行性研究

用车桥耦合动力学的理论,对长波不平顺和短波不平顺激励下桥上列车的走行性进行了研究。着重研究了横向不平顺激励下列车的轮轨力、脱轨系数和横向加速度的变化规律。并以列车的安全性和旅客的舒适性为标准,得出短波不平顺主要影响列车运行安全性,而长波不平顺主要影响列车运行舒适性的结论。     

空间刚架结构钢-混结合段的力学性能

为了研究某高速铁路空间刚架结构钢-混结合段的力学性能及传力机理,对其进行了1∶2大比例节段模型试验及非线性有限元分析.对试验模型分别进行正常使用极限状态与承载能力极限状态加载,测试主要构件的应力、变形分布及其随加载历程的变化;结合非线性有限元分析,探讨了结合段传力构件之间的荷载分配关系.研究结果表明:钢-混结合段钢结构、混凝土结构及PBL键贯穿钢筋的应力水平较低;钢结构与混凝土之间相对滑移量较小,二者能协同受力;结合段内混凝土、钢板、剪力键等均处于弹性工作阶段,且应力分布均匀,具有较高的安全储备;钢-混结合段能有效传力,承压板和剪力键各自分担50%的荷载,荷载分配较合理.