高速铁路钢箱组合梁的结构噪声贡献度研究
近年来，组合结构桥梁得到了迅速的发展，越来越广泛的被应用于铁路桥梁建设中。混凝土桥结构噪声由于对车外总噪声的贡献度较小，而不被受到重视或者被直接忽略。相比混凝土桥，钢-混组合梁桥的振动噪声问题更为突出，此时的桥梁结构噪声贡献是否仍然可以忽略需要进一步研究和探讨。在此背景下，本文对高速铁路钢箱组合梁的结构噪声贡献度进行了深入研究。 基于7座高速铁路桥梁的路旁实测噪声数据，对车外总噪声的频谱特性和空间分布规律，以及与线路类型、梁型、声屏障和车速的关系进行了分析和讨论。而后，提出了基于FE-BE-SEA混合方法的组合桥梁结构声振预测模型，并通过对一3m钢箱组合梁缩尺节段模型进行锤击试验，验证该方法的可靠性。接着，建立了车辆-轨道耦合系统频域分析模型，求解列车通过时传递到桥梁上的力，然后根据FE-BE-SEA混合方法对高速列车驶过某40m钢箱组合梁时所产生的结构声振响应进行了计算和分析。最后，对钢箱组合梁的结构噪声贡献度进行了计算和分析，并与混凝土箱梁的贡献度进行了对比，同时还分析了三种不同速度对钢箱组合梁结构噪声贡献度的影响。得到的主要结论有： （1）高速铁路桥梁区段车外实测A计权声压级频谱曲线呈“中间高、两边低”的谱型，中高频区段噪声对总声级起决定作用；列车经过钢-混组合梁时的车外实测总噪声频谱宽、幅值大，在中低频区段远大于混凝土箱梁和槽型梁。 （2）相比纯钢箱梁，铺设混凝土桥面板后的钢箱组合梁结构振动显著减小，减振机理主要为通过减少振动向钢箱梁的传递从而减振，且对钢腹板的减振效果大于钢底板。 （3）钢箱组合梁结构噪声呈现出宽频特性，315～1000Hz的中高频噪声对桥梁结构噪声起控制作用；列车速度为300km/h时，在列车运行辐射噪声和铁路边界噪声的考察点，桥梁结构噪声分别为84.0dB(A)、83.2dB(A)；在桥侧同一场点，钢箱组合梁结构噪声总声级比混凝土箱梁约高11.9dB(A)。 （4）列车速度为300km/h时，在20～10000Hz全分析频段内，混凝土箱梁结构噪声贡献度在近场P1和远场P2两场点处分别为10.1%、3.2%。即混凝土箱梁结构噪声对车外总噪声贡献较小，且在远场几乎可忽略不计。 （5）在钢箱组合梁结构的三类主要板件中，车致振动响应由大到小依次为顶板＞底板＞腹板；车致噪声响应表现为顶板和底板对结构噪声的贡献度较大，均约为36.7%，腹板则为16.9%。 （6）列车速度为300km/h时，钢箱组合梁结构噪声贡献度在P1和P2处分别约为66.7%、30.3%，表明在近场钢箱组合梁结构噪声对车外总噪声起绝对主导作用，在远场对车外总噪声的贡献度也处在较高的水平，在降噪时应重点关注。 （7）速度的变化对钢箱组合梁结构噪声的频谱特征、优势频段等没有影响，仅表现为结构噪声频谱曲线随列车速度的增加而上移；在P2处，钢箱组合梁的结构噪声贡献度随速度的增加而减小，当列车速度达到385km/h时，结构噪声贡献度仍可达27.5%。
高速铁路;结构噪声;钢箱组合梁;锤击试验;声振响应;噪声贡献度
西南交通大学
硕士
桥梁与隧道工程
张迅
2022
中文
U441.3
2022-12-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）