高速铁路箱梁结构噪声的降噪方案研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xurizhaoyangdongshen
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我国目前已逐渐掌握了速度等级更高的高速铁路建设标准,在高标准的前提下对环境保护的要求更加严苛。高速铁路的桥占比极高,随着速度等级的不断提升使得车-线-桥动力相互作用加剧,导致桥梁结构的振动声辐射问题更加严重,进而影响乘客的乘坐舒适性以及沿线居民的生活办公环境。为了缓解箱梁桥声振问题的影响,有必要开展箱梁桥降噪设计方案的研究。本文以车辆-轨道-桥梁耦合动力学为基础,结合声学边界元法以及优化算法,首先准确预测列车在高速运行过程中引起的箱梁桥振动和声辐射特性;其次以最为常见的单线和双线箱梁桥为研究对象,对比分析两种箱梁桥声振特性的优劣,以声辐射较强的线路型式作为后续的优化对象;然后分析箱梁桥不同板件的声辐射贡献,为后续降噪方案选择设计目标;最后采用遗传算法研究箱梁桥各板件的最优厚度,并给出建议值。通过相关研究得到以下主要研究成果:(1)单线和双线箱梁桥辐射的结构噪声主要集中在20Hz-80Hz之间,峰值频率分别在50Hz和30Hz附近;在桥侧声场两种箱梁桥均在各自峰值频率附近声压快速衰减,其中两者相比双线箱梁桥的声压衰减速度更快;总体而言单线箱梁桥的声辐射能力强于双线箱梁桥的声辐射能力。(2)单线箱梁桥各板件中以顶板的声学贡献最强,因此后续的降噪优化方案中选择箱梁桥顶板厚度相关量作为设计目标。(3)本文采用遗传算法开展箱梁桥的降噪优化设计,由于箱梁桥结构较为复杂,并且存在多自由度降低了计算效率的情况,因此本文在遗传算法中采用了动态交叉因子和精英保留策略的改进措施,结果表明上述改进措施能够提高寻优能力。(4)基于遗传算法,单线箱梁桥声辐射性能最优的顶板厚度为0.252m,底板和腹板厚度变化不大;箱梁桥质量增大约9%,场点声压级总体减小约4.8d B,声功率峰值频率改变,但优化后的声功率值较初始值减小,箱梁桥声辐射云图也较优化前改善,因此能够获得较为理想的降噪效果。
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