高速车辆—桥梁耦合振动与高架桥梁结构噪声预测研究

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1、－Ｉ：中图分类号：Ｕ２１１．３；Ｕ２１１．４密级：公开ＵＤＣ本校编号：：讀Ｗ灸通义＃硕±学位论文论文题－目：高逢车辆桥梁搞合振动与高架桥梁结构噪声预测研究研究生姑名：０２１２３４２：杨建近学号学校指导教师姓名：石广田杨新文职称；教授副教授工学硕去专业：车辆工程＿申请学位等级：２０１５．４．９论义答辩日期２０１５．６．５论文提交日期；；＇：．Ｊ，ｉｉ？ｆ．，．Ｘ．１？．独创性声明导下进行的研巧工作和取得的研巧成本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指果，

2、除了文中特别加示注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研肿或证书而使巧过的材料。Ｉ交通大学或其他教育机构的学位巧成果，也不包含获得兰与我一同工作的同志对本巧究所做的任何贡献均己在论文中作了明碗的说明并表示了谢意。签字日期：成皮年真月古曰学位论文作者签名矣近＿学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰抑巧通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权Ｌ，兰州巧通大学可：Ｊｌ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进巧检索并采用影。同意学校向国家有关部口或机巨、汇编抖供蒼阅和借阅Ｐ、缩印或扫描等复制手段保存和磁盘。构送交论的印件

3、文复）后适本授权说明（保在解密用密的学位论文＾签：名论文：导师作者签名学位乂日签字日月＾日签字日；如它年月皆調期１＾种１七＾Ｉ硕士学位论文高速车辆-桥梁耦合振动与高架桥梁结构噪声预测研究StudyonPredictionofHighSpeedVehicle-BridgeCouplingVibrationandViaductBridgeStructureNoiseRadiation【国家自然基金项目(51165017)资助】作者姓名：杨建近学科、专业：车辆工程学号：0212342指导教师：石广田杨新文完成日期：2015.4.9兰州交通大学LanzhouJiaoto

4、ngUniversity兰州交通大学硕士学位论文摘要由于高速铁路在我国快速的发展和桥梁结构在我国高速铁路线路中占比高等原因，高速列车通过高架桥梁时引起的桥梁结构振动和噪声辐射问题已成为人们关注的行业热点问题之一。分析桥梁结构的振动和噪声辐射，对于确保桥梁使用与安全，提高乘坐舒适性，降低高速铁路运营引起的振动和噪声对沿线居民和结构建筑的影响有重要的理论价值和工程应用价值。本文以高速铁路简支箱梁桥为研究对象，建立考虑轨道结构参振的车桥垂向耦合振动模型和高架箱梁桥结构声学分析模型以分析桥梁结构的振动和噪声辐射。首先建立高速列车车辆-轨道-桥梁耦合动力学系统。将车辆看作具有10自由度的

5、多刚体系统，推导出车辆系统的动柔度；扣件系统和CA砂浆层用线性弹性阻尼单元模拟。将钢轨看作无限长Timoshenko梁、轨道板简化为自由-自由的Euler梁、桥梁简化为简支Euler梁，从而将轨道-桥梁相互作用系统简化为叠合梁模型，再利用动柔度的思想求得轨道-桥梁相互作用系统叠合梁模型的动柔度；随后进一步将轨道板简化为四边自由的kirchhoff薄板模型，用有限元方法建立桥梁结构的有限元模型，从而建立了三维的轨道-桥梁相互作用系统。通过轮轨相互作用关系将车辆子系统和轨道-桥梁相互作用系统耦合成车辆-轨道-桥梁耦合动力学模型。然后利用高速列车车辆-轨道-桥梁耦合动力学模型，求解轮

6、轨几何不平顺激励下的垂向轮轨动态相互作用力和轨道、桥梁结构的动力学响应。又利用虚拟激励法分析了轮轨随机不平顺激励下轨道和桥梁结构的随机振动。最后利用有限元/边界元法，以轮轨几何不平顺激励下的垂向轮轨动态相互作用力作为载荷，求解桥梁结构有限元模型的动力学响应，再以桥梁结构有限元模型的动力学响应为边界条件分析桥梁结构的噪声辐射特性。通过以上研究，得出以下结论：桥梁结构的整体振动模态主要集中在低频段；在较高的频域范围，桥梁主要以局部振动模态为主，且主要以翼板的阵型为主。板壳单元能够很好的反映包括顶板、腹板、底板的局部模态阵型，因此适合用于桥梁结构的振动及噪声辐射分析。随着频率的增加，

7、钢轨的垂向动柔度幅值大于轨道板的动柔度幅值，轨道板的动柔度幅值大于桥梁的动柔度幅值。整个频率范围内，钢轨的动柔度相位角始终处于负值，而轨道板与桥梁的动柔度相位变化比较复杂，特别是在1000Hz以上随着频率的增加呈现较为明显的震荡趋势。钢轨振动沿纵向的衰减率变化较简单，在1000Hz以下衰减较明显而在1000Hz以上衰减较小，轨道板和桥梁的振动沿纵向的衰减率变化较复杂。-I-高速车辆-桥梁耦合振动与高架桥梁结构噪声预测研究在车速为250km/h时，在轮轨几何不平顺激励下或在德国低干扰谱及Sat