近年来,随着城市轨道交通行业的不断发展,越来越多的城市居民选择地铁作为主要出行方式。由此引发的环境振动噪声的问题一直受到研究人员和管理者重视,为了减小地铁运行对周边环境振动的影响,高弹性扣件整体道床、梯形轨道、道砟垫、浮置板等隔振措施被广泛应用。但与此同时,部分减振降噪线路引发了异常波磨等次生病害,增大运营成本甚至影响运营安全的隐忧也在不断出现。如何在积极推广减振降噪新材料新技术、实施轨道交通环境噪声与振动控制、改善环境质量的同时,确保运营安全,降低运营成本,已引起有识之士的广泛关注。本文以某地铁隧道减振轨道结构为研究对象,将功率流理论应用于轨道结构振动能量分布及传递规律特性研究中,建立轨道结构功率流计算模型,采用功率流方法,研究地铁隧道轨道结构的振动能量特性,并将轨道结构振动能量用于解决实际工程问题。本文的主要研究内容如下:1、通过查阅国内外文献,总结了轨道结构动力学在时域和频域方面的研究成果,概括了功率流方法和功率流模型在轨道领域的研究现状,提出了当前轨道结构动力学研究中存在的主要问题和不足。2、通过动柔度法,获取轮轨力,针对地铁隧道减振轨道(钢弹簧浮置板轨道),在ANSYS中建立其有限元结构模型,提出了地铁隧道减振轨道结构的导纳功率流法,对钢轨、道床板、衬砌结构上给定的节点进行功率流的计算。3、分析了地铁隧道轨道结构中振动能量竖向传递机理。采用导纳功率流法,计算得到了简谐荷载作用下的地铁隧道轨道结构的导纳功率流,揭示了地铁隧道轨道结构振动能量的传递特性,通过改变轨道结构参数,对比分析不同的扣件刚度、阻尼,和减振装置,各项参数对轨道结构中各层结构的功率流的影响。4、揭示了地铁隧道减振轨道结构振动能量重分布规律。研究地铁隧道减振轨道的导纳特性,并采用功率流法计算得到地铁隧道减振轨道的功率流。分析轨道不平顺类型、行车速度和轨道结构参数等因素对轨道功率流的影响,着重探讨轨道不平顺作用下减振型无砟轨道振动能量的重分布特性。得出主要结论如下:1、在地铁隧道减振轨道结构振动能量中,钢轨的振动能量主要分布在中高频范围,道床板的振动能量主要分布在中低频范围。钢轨与道床板之间存在功率流的差异说明扣件可以衰减系统振动能量,道床板与衬砌之间有功率流差,这充分说明了减振垫可以衰减系统振动能量。2、加入了隔振装置,振动能量会在地铁隧道减振轨道发生重分布。而不同结构的振动能量发生变化的幅度有所不同。衬砌增加的那部分振动能量要远远小于钢轨和道床板增加的能量。3、在地铁隧道内加入隔振装置,可以有效的减少钢轨和道床板流向衬砌的振动能量。与此同时,减小隔振装置的刚度会使钢轨和道床板的振动能量大大增加。因此,如何更好的选取隔振器的刚度,对地铁隧道减振轨道振动能量的研究是一个十分重要的议题。4、北京地铁不平顺谱的不平顺状态较上海地铁不平顺谱不平顺状态更佳。在轨道不平顺谱作用下,随车速增大,地铁隧道减振减振轨道结构的功率流均有所增大,但各部分轨道结构的功率流增大的程度有所不同。轨道不平顺对地铁隧道减振轨道振动能量的影响大部分分布在中低频。对地铁隧道减振轨道结构而言,减振装置刚度会对道床板导纳产生的影响最大。设置减振装置之后,地铁隧道减振轨道振动能量的重分布特性为:钢轨与道床板增大的振动能量远远超过衬砌减小的振动能量。