风荷载作用下声屏障结构的动力特性研究

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1、分类号密级ＵＤＣ编号全日制专业学位硕士论文风荷载作用下声屏障结构的动力特性研究学位申请人：刘功玉学科专业：交通运输工程指导教师：罗文俊教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、

2、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。本人签名____________导师签名__________日期___________摘要风荷载作用下声屏障结构的动力特性研究摘要高速铁路已成为中国的一张名信片，伴随高速铁路的快速发展，铁路线路不可避免的穿越生活和办公区，给沿线人们的工作、生活造成了严重困绕，声屏障以其降噪效果好、拆装方便、经济实用在铁路沿线被广泛应用。论文主要基于通用有限元软件ANSYS，采用分离法对高速铁路声屏障的动力响应问题

3、进行分析。基于通用有限元软件ANSYS建立直立型插板式声屏障分析模型，进行模态分析；依据《铁路桥涵设计基本规范》对自然风荷载值的大小进行计算，将计算结果以静荷载的方式从外侧垂直作用于声屏障模型上；根据德国在线行车实测出的脉动风荷载计算公式，运用ANSYS的APDL语言将脉动风荷载以多点激励的方式加载到结构上，对结构的动力响应进行时域分析，然后使用matlab的快速傅立叶变换进行频谱分析；最后对自然风和脉动风叠加荷载作用下声屏障结构的动力响应情况进行探讨，其加载方式同自然风荷载。鉴于声屏障的主要功能是降噪，论文最后探讨了吸声屏障填充材料的选取，在半消音室进行模拟测试，得出了不同工况下吸声屏障的降

4、噪效果。这将为声屏障在铁路现场的实际运用提供借签。下面是鉴于上面的工作得出的一此结论：1、通过对一跨和八跨两种声屏障模型的模态分析可知，二者的自振频率差别显著，说明声屏障面板和立柱之间，以及面板和面板之间动力响应会相互影响，为了保证模拟分析的精度，应选择合适长度的声屏障进行结构的动力响应分析。2、根据德国铁路公司总结出的脉动风荷载计算公式以及其给出的中国和谐型动车组cp取值的建议，绘制出了脉动风荷载作用下德国ICE型列车和中国的CRH2、CRH3型列车压力时程曲线。三种列车在同一速度运行时引起压力大小的是（从大到小）CRH2、CRH3、ICE3。根据研究需要，论文选择CRH3型作为激励车型。3

5、、基于《铁路桥涵设计基本规范》，论文选择了四个等级工况的风速8级(20m/s)风、9级(24m／s)风、10级(28m／s)风、11级(32m/s）风进行自然风荷载值的计算，然后以静荷载的方式从外侧垂直作用于声屏障模型上。4、自然风荷载作用下声屏障立柱顶端位移变化趋势成左右对称分布，中间立柱的位移较大；且台风级数越高，立柱顶端位移峰值越大，相邻两台风之间的位移峰值差值也越明显。在声屏障高度方面，高度越高，声屏障立柱顶端位移越大，且随着高度的增加，相邻两台风之间引起的动力响应的差值增长也越来越明显。声屏障结构动力响应增大，不安全性增强。因此在现场安装声屏障时，高度越高其强度、刚度、稳定性，要求越

6、强。I摘要5、脉动风荷载作用下八跨声屏障结构倒数第二根立柱是整个结构容易发生疲劳破坏的地方，面板的最大动力响应发生在面板和倒数第二根立柱顶端接触的位置，因此在进行声屏障设计时应重点加强倒数第二根立柱的稳定性以及面板和倒数第二根立柱顶端接触的区域设置。6、速度、中心距都是影响声屏障安全的重要因素，论文分析了不同中心距、不同速度下声屏障结构的动力响应情况，结果表明：声屏障结构的动力响应随着列车运行速度的提高而增大，随着中心距的增大而减小。7、高度是影响声屏障结构安全的另一因素，高度越高，结构动力响应越明显。因此声屏障在满足铁路沿线降噪耍求的情况下，可以利用降低声屏障高度的方式，保证列车运行时声屏障

7、结构的安全。8、通过Matlab的快速傅立叶变换对不同工况速度下结构的位移峰值进行频谱分析，结果表明随着列车运行速度的提高，结构出现幅值的频率也逐渐增大，但出现幅值的频率基本在10Hz以内，2-8Hz左右幅值明显，通过第二章对八跨声屏障模型的模态分析可知，声屏障结构基频均在12Hz以上，远远避开了外界激励荷载的频率范围，因此结构不会发生共振。在铁路沿线进行声屏障设计时建议将结构的自振频率设置在15