【摘 要】
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随着生活水平的提高和高速铁路的快速发展,列车通过桥梁时结构振动引发的噪声逐渐受社会所关注。桥梁在我国轨道交通中广泛使用,列车通过时使箱梁各板件产生振动,振动作用下便产生了噪声。桥梁结构噪声优势频段为200Hz以下,长期处于低频噪声空间中会对人体健康产生伤害。在此背景下,对桥梁车桥耦合振动及结构噪声辐射特性的研究有重要的实际工程意义。首先介绍了车线桥运动方程、轮轨接触模型、声学基本概念以及基于亥姆霍
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随着生活水平的提高和高速铁路的快速发展,列车通过桥梁时结构振动引发的噪声逐渐受社会所关注。桥梁在我国轨道交通中广泛使用,列车通过时使箱梁各板件产生振动,振动作用下便产生了噪声。桥梁结构噪声优势频段为200Hz以下,长期处于低频噪声空间中会对人体健康产生伤害。在此背景下,对桥梁车桥耦合振动及结构噪声辐射特性的研究有重要的实际工程意义。首先介绍了车线桥运动方程、轮轨接触模型、声学基本概念以及基于亥姆霍兹方程边界元法。基于上述理论,在ANSYS中建立了非标准跨度40 m简支梁桥模型,UM中建立31个自由度车辆模型和轨道模型,联合仿真对车桥系统动力响应进行求解并评价。然后在VA-one中建立桥梁有限元模型,将频域下竖向轮轨力加载至箱梁,以动力响应为边界条件,运用边界元法求解桥梁结构声辐射特性。最后通过改变相关参数寻找减振降噪的方法。研究表明:当列车以不同速度经过桥梁时,车桥子系统动力响应结果均满足规范要求,各指标与行车速度呈现非线性关系;桥梁动力响应时程曲线呈现周期性波动,由加速度频谱曲线可知各板件振动噪声集中于200 Hz以下,属于低频噪声。结构噪声峰值频率为31.5 Hz,与各板件振动峰值频率基本一致,这表明箱梁振动影响噪声辐射。由声场云图可知,噪声主要分布于梁体上方和梁体下方,梁体上方声压级大于梁体下方;频率较低时指向性单一,频率较高时辐射噪声表现为多指向性,行车侧指向性较另一侧强。随着车速的增加,各场点声压级表现为增大趋势,因此控制合理车速可以减小振动响应从而减小结构噪声。通过增大弹性模量增加桥梁刚度可以减小板件振动响应,从而降低结构噪声。在翼缘板下设置翼缘斜撑可以减小翼缘板振动响应,对声场部分区域降噪效果明显。安装全封闭声屏障时,在声屏障振动噪声影响下,各场点声压级均有所增大,因此需要对声屏障振动噪声进行研究。最后研究了直立式声屏障对结构噪声的影响,不考虑声屏障振动噪声,仅对降噪效果进行研究,结果表明远场区域总声压级降低2.4 d B左右,与声屏障对高频噪声的降噪效果相比,声屏障对低频噪声降噪作用不明显。
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