【摘要】：在軌道交通建設(shè)當(dāng)中,高架線路由于占地面積少及工后沉降小等優(yōu)點(diǎn)廣泛運(yùn)用于各大交通主線中。但也因此帶來(lái)相應(yīng)的問(wèn)題,相比于普通線路高架線路對(duì)沿線產(chǎn)生的噪聲有著明顯的增加,相關(guān)研究表明,其增加量最高可達(dá)20dBA。從而給沿線居民的生活帶來(lái)嚴(yán)重的影響,以致受到大量居民投訴。若任其發(fā)展,日后必會(huì)對(duì)鐵路的發(fā)展形成制約,因此,深入研究高架線路產(chǎn)生噪聲的機(jī)理并制定相應(yīng)對(duì)策降低噪聲大小是非常有必要的。高架線路噪聲來(lái)源主要有輪軌噪聲、空氣動(dòng)力噪聲及橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲,本文以橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲為切入點(diǎn),采用模型試驗(yàn)方法對(duì)高架箱梁振動(dòng)特性進(jìn)行研究。模型試驗(yàn)以京滬高鐵32m高架簡(jiǎn)支箱梁為原型,制作10:1縮尺模型為試驗(yàn)對(duì)象。論文的主要研究?jī)?nèi)容及所得結(jié)論如下:(1)利用量綱分析法確定本模型實(shí)驗(yàn)的相似關(guān)系,并根據(jù)推導(dǎo)所得的相似關(guān)系確定試驗(yàn)最終采用灌漿料制作縮尺模型。確定制作材料之后,開(kāi)始進(jìn)行縮尺模型制作,這一過(guò)程包過(guò)確定縮尺模型截面尺寸、進(jìn)行截面配筋設(shè)計(jì)、縮尺模型模板制作及模型澆筑一系列的工作,并制作縮尺橋墩用于支撐縮尺模型,以及設(shè)置相應(yīng)的支座連接橋墩與梁體,最后完成整個(gè)高架箱梁縮尺模型的成型。從整個(gè)縮尺模型的制作過(guò)程說(shuō)明灌漿料作為橋梁縮尺模型的制作材料是合適的。(2)利用有限元軟件建立高架箱梁原型有限元模型,分別進(jìn)行模態(tài)分析及諧響應(yīng)分析。從模態(tài)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)高架箱梁無(wú)論是在有約束或是無(wú)約束狀態(tài)得到的前30階模態(tài)頻率值都在70Hz以內(nèi),說(shuō)明高架箱梁的振動(dòng)以低頻為主。諧響應(yīng)分析結(jié)果表明,振動(dòng)在高架箱梁中由頂板傳遞至箱梁其他部位時(shí),振動(dòng)衰減情況不僅與所傳遞至的部位有關(guān),同時(shí)也隨對(duì)應(yīng)頻率變化而變化;從縱向傳遞結(jié)果來(lái)看,振動(dòng)由跨中傳遞至端部時(shí),端部振動(dòng)會(huì)有所增加。同時(shí),為驗(yàn)證高架箱梁原型與縮尺模型在有限元計(jì)算環(huán)境中兩者的振動(dòng)特性是否符合相似關(guān)系,建立高架箱梁縮尺模型有限元模型進(jìn)行模態(tài)及諧響應(yīng)分析。對(duì)比兩者結(jié)果表明兩者振動(dòng)特性基本符合相似關(guān)系,尤其是模態(tài)對(duì)比發(fā)現(xiàn)分析所提取的30階模態(tài)頻率值誤差基本都在0.1%以內(nèi),說(shuō)明有限元計(jì)算環(huán)境中原型與模型在振動(dòng)特性方面具有較高的相似性。(3)測(cè)試高架箱梁縮尺模型自由邊界條件下的自由模態(tài),實(shí)驗(yàn)通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)分析確定布點(diǎn)位置,采用激振器法進(jìn)行識(shí)別,共識(shí)別出6階模態(tài)分別對(duì)應(yīng)有限元自由模態(tài)的第1、2、3、5、7、8階模態(tài)。有限元結(jié)果與測(cè)試結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析表明,前兩節(jié)模態(tài)的MAC值在90%以上,第5階模態(tài)的MAC值較低在58%左右,說(shuō)明本試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷恼_性以及與原型之間的在模態(tài)方面具有一定的相似性。約束模態(tài)測(cè)試結(jié)果與有限元結(jié)果對(duì)應(yīng)的模態(tài)偏差較大,說(shuō)明有限元中采用梁?jiǎn)卧M高架箱梁支座具有一定的局限性。(4)測(cè)試高架箱梁縮尺模型在橡膠墊塊支撐下的加速度導(dǎo)納表明,振動(dòng)由頂板傳遞至箱梁其他部位的振動(dòng)衰減量與對(duì)應(yīng)的頻率大小有關(guān),但表現(xiàn)出的變化趨勢(shì)與有限元分析結(jié)果不一致,進(jìn)一步說(shuō)明有限元中對(duì)支座的模擬還有待優(yōu)化。對(duì)箱梁縮尺模型在不同剛度支撐下的加速度導(dǎo)納測(cè)試結(jié)果顯示,在300Hz以內(nèi)剛度值的變化對(duì)振動(dòng)影響較小,300Hz以上頻率段結(jié)果顯示,橡膠墊塊的剛度值對(duì)箱梁縮尺模型振動(dòng)的影響會(huì)隨著頻率的變化而變化且與支撐墊塊面積大小有關(guān)。
【圖文】：

高架箱梁縮尺模型作為本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，縮尺模型的制作應(yīng)該參照原型進(jìn)行，以確保試驗(yàn)的正確性。本章首先介紹原型箱梁的一些概況，然后介紹本實(shí)驗(yàn)縮尺模型的制作過(guò)程，這一過(guò)程包過(guò)：模型橋制作材料的選擇、模型橋截面設(shè)計(jì)、模型橋截面配筋及模型橋的澆筑及成型。3.1 高架箱梁原型概述本試驗(yàn)所用的縮尺模型是以京滬高鐵 32m 箱梁作為原型，按照原型尺寸的 10:1 比例進(jìn)行設(shè)計(jì)制作的。京滬高鐵全線總長(zhǎng)約 1318km，其中橋梁結(jié)構(gòu)的總長(zhǎng)約為 1140km，占全線總長(zhǎng)的 86.5%。在京滬高鐵建設(shè)過(guò)程中，為了加快施工進(jìn)度橋梁大多采用預(yù)制的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土雙線整孔箱梁，結(jié)構(gòu)形式主要有簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁兩種。其中簡(jiǎn)支梁大多為預(yù)制，根據(jù)長(zhǎng)度分為 24m 和 32m 兩種，而大部分都采用 32m 簡(jiǎn)支梁進(jìn)行鋪設(shè)。當(dāng)然這不僅是京滬高鐵線路如此，在其他很多線路及城市高架線路建設(shè)過(guò)程中也是如此，因此選擇 32m 簡(jiǎn)支箱梁作為研究對(duì)象其研究成果更具代表意義。圖 3-1 為京滬 32m 箱梁的截面尺寸。

最后利用灌漿料試塊在承受壓力時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系遵循胡克定律的原理確定灌漿料的彈性模量，圖3-2（b）為彈性模量實(shí)驗(yàn)過(guò)程。（a） 抗壓實(shí)驗(yàn) （b） 彈性模量實(shí)驗(yàn)圖 3-2 灌漿料試塊實(shí)驗(yàn)Fig.3-2 Test Piece of Grouting Material實(shí)驗(yàn)結(jié)果：測(cè)得灌漿料抗壓強(qiáng)度值為：42.82Mpa，彈性模量值為：30Gpa。2.灌漿料密度確定灌漿料密度確定方法，，通過(guò)稱重 6 塊立方體試塊及 6 塊棱柱體的質(zhì)量，再利用質(zhì)量、體積及密度之間的關(guān)系得到 12 組數(shù)據(jù)如表 3-1 所示，再求其平均值作為灌漿料的密度，最終得到其密度為：2203.7kg/m3。
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U441.3;U446.1

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 金莉;李國(guó)鋒;;京滬高速鐵路(京徐段)跨線橋梁設(shè)計(jì)概述[J];鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì);2015年11期

2 李小珍;劉全民;張迅;張志俊;;鐵路高架車站車致振動(dòng)實(shí)測(cè)與理論分析[J];西南交通大學(xué)學(xué)報(bào);2014年04期

3 胥民堯;;城市軌道交通高架橋梁型及工法研究[J];重慶建筑;2014年05期

4 劉衛(wèi)豐;劉維寧;馬蒙;李克飛;王文斌;;地鐵列車運(yùn)行引起的振動(dòng)對(duì)精密儀器的影響研究[J];振動(dòng)工程學(xué)報(bào);2012年02期

5 鄧玉姝;夏禾;善田康雄;井上寬美;齊琳;;城市軌道交通梯形軌枕軌道高架橋梁試驗(yàn)研究[J];工程力學(xué);2011年03期

6 魏鵬勃;夏禾;陳建國(guó);姚錦寶;夏超逸;;高架軌道交通引起的地面振動(dòng)理論與試驗(yàn)研究[J];工程力學(xué);2009年10期

7 劉慶杰;雷曉燕;許士強(qiáng);呂紹棣;;高架軌道系統(tǒng)誘發(fā)環(huán)境振動(dòng)的實(shí)測(cè)與數(shù)值分析[J];鐵道工程學(xué)報(bào);2008年05期

8 范征;趙啟儒;;軌道交通高架區(qū)間橋梁結(jié)構(gòu)選型的探討[J];鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì);2006年12期

9 蔣通,張昕;高架軌道交通引起環(huán)境振動(dòng)的實(shí)測(cè)與數(shù)值模擬[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年05期

10 曾慶元,楊平;形成矩陣的“對(duì)號(hào)入座”法則與桁梁空間分析的桁段有限元法[J];鐵道學(xué)報(bào);1986年02期

本文編號(hào)：2581507