轨道交通桥梁结构噪声研究进展

综述桥梁结构噪声的产生机理、桥梁结构噪声的频谱特性、结构噪声与列车速度的关系以及桥梁结构声辐射效率的影响因素。简要介绍结构噪声的分析计算方法及其进展并讨论了每种方法的不足。从减隔振、限制振动传播和能量衰减方面总结了控制结构噪声的措施,提出减小桥梁结构噪声中有待研究的问题。     

地铁引起建筑结构振动及室内辐射噪声的数值分析

针对地铁沿线建筑物室内振动与二次辐射噪声问题,采用数值方法建立了建筑物有限元模型与建筑物室内声学边界元模型,研究建筑物振动与二次辐射噪声规律;同时,结合工程实测数据,对数值模拟结果进行比较研究;采用间接边界元法分析了室内二次辐射噪声响应及其空间分布特性,并与实测点声压进行比较。     

桥梁振动辐射低频噪声评估方法研究

为了研究桥梁交通振动辐射低频噪声的机理和建立相应的数值模拟方法,用车桥耦合振动和空气波传播原理提出桥梁振动辐射低频噪声的计算方法.以一座简支钢桥为例,用格子梁结构计算模型分析车辆通过时的结构振动和由此引起的声压,通过与现场实测结果的对比,验证理论方法分析桥梁振动辐射低频噪声机理的可能性.在此基础上进一步对路面平整性、车辆计算模型等参数的影响进行对比分析,探索路面以及车辆模型对计算结果的影响.结果表明,平整路面可以降低桥梁辐射低频噪声的强度;采用不同的车辆模型对计算得到的声压有一定的影响;为了提高精度需要对高频范围内的桥梁振动计算方法、非平稳信号分析以及声波在边界上吸收、反射等方面进行进一步改进.     

高速铁路钢-混结合箱梁桥车致振动与结构噪声预测分析与试验验证

为了高效、快速地进行钢-混结合箱梁车致振动与结构噪声的预测，基于虚拟激励法-辛方法(PEM-SM),将轨道不平顺作为平稳性的随机激励，轨道结构视为无限长的周期性子结构，在频域内求解轨道系统的动力响应，建立有限元-边界元(FE-BEM)、统计能量(SEA)混合预测模型。将一32m高速铁路钢-混结合箱梁声振试验结果作为依据，验证所提方法与预测模型的有效性。分析结果表明：桥梁总振级和总声压级整体随着列车速度的增加而增大；钢梁腹板的总振级和总声压级均大于钢梁上翼缘和底板，腹板也是主要的声辐射构件。     

用边界元-有限元法研究高架结构辐射噪声

高架结构是城市轨道交通的重要部分,其引起的结构辐射噪声问题引起了越来越多的关注。基于边界元Helmholtz积分公式和有限元流固耦合系统理论,推导了结构振动加速度与辐射声压之间的声传递向量,该传递向量可通过单元辐射叠加法求得,结合采用直线电机车辆的北京首都机场快轨线某段高架桥梁段现场试验结果进行了比较分析。结果表明：使用该方法计算的声压结果与实测结果的声压频谱分布及变化趋势吻合较好,该方法可用于城市轨道交通高架结构辐射噪声的预测研究。     

铁路和地铁桥梁结构噪声研究

分析桥梁结构噪声产生的机理和声振特性,介绍了国内外结构噪声的相关标准,综述了结构噪声的测试方法及计算方法,并指出了其不足之处,探讨了列车速度、空气、水等不同流体对结构噪声的影响,以及内部空腔结构和薄板等结构噪声特性,介绍了减小轨道结构振动、改变结构边界条件、增加结构刚度、改变桥梁截面等降低桥梁结构噪声的措施,指出多种措施的联合使用才是降低桥梁结构噪声的合理方法。     

考虑桥面板振动的桥梁结构低频噪声分析

桥梁结构在车辆的动力作用下,将产生振动并辐射低频噪声,这种低频噪声对人体健康有很大的危害.针对这一问题,提出了一种基于桥面板振动的桥梁低频噪声预测方法,主要包括考虑桥面板振动的车桥耦合振动、桥面板辐射声波以及空气波传播分析.以一座辐射低频噪声较强的钢桥为对象,分别采用基于桥面板振动和基于梁格振动的方法计算了结构振动与噪...     

三弹性圆柱壳体多重耦合声辐射计算方法

为研究多圆柱壳组合结构的声辐射特性,采用模态叠加法建立了3个并排无限长弹性圆柱壳的振动声散射耦合物理模型,充分考虑了三圆柱壳的表面振动与散射声场的耦合,其中散射声场可分解为各圆柱壳刚性散射声场和弹性辐射声场的叠加,数学上将各壳间的声场耦合关系通过柱函数加法公式描述。利用该物理模型,分析了多重散射对稳态声场求解结果的影响,比较了三圆柱壳耦合系统与单个圆柱壳系统的辐射声场指向性、声压级及辐射声功率级的差异及其产生机理,结果表明:结构弹性耦合声辐射不仅在低频对总声场有显著影响,在高频范围也不可忽略;另外,针对本文设定参数的组合圆柱壳,在150 Hz以上频段,两旁圆柱壳对中间圆柱壳在正横方位产生了声辐射遮蔽效应,垂直方位则体现声泄漏作用。本文建立的方法可推广到三维空间任意多壳结构的声振耦合建模。     

舰船振动声辐射特性模型试验简化方法研究

舰船水下振动声辐射试验模型简化方法研究对于舰船噪声测量具有重要的参考价值.依据实船结构,提出了多种舰船振动声辐射模型试验简化方案;联合应用声固耦合法及统计能量法,通过数值试验对比分析了各简化方案的水下振动及声辐射特性,探索了模型缩尺比对舰船简化方案声学特性的影响规律.结果表明:从验证指导舰船结构声学设计的角度出发,方案二均能精确地反映舰船的振动及声辐射特性,误差小于2.5dB;为了兼顾经济因素,建议选取方案六缩比模型,可简化模型质量约1/2.初步给出了兼顾评估精度和试验经济性的舰船振动声辐射模型简化方法.     

侧风与桥梁振动对车辆行驶舒适性影响研究

风-汽车-桥梁系统空间耦合振动是风-桥、风-汽车及汽车-桥梁系统相互作用三方面协调工作的结果,其振动特性取决于自然风特性、车辆动力特性、桥梁振动特性、车辆和桥梁气动特性相互影响等多种因素,将风、汽车、桥梁三者作为一个相互作用的系统,提出一个较为完善的风-汽车-桥梁系统空间耦合振动分析模型,编制相应的分析模块WVB(wind-Vehicle-Bridge system analysis),并嵌入到自行研发的桥梁结构动力分析软件BDANS(Bridge Dynamic ANalysis System).建立车辆驾驶员位置处驾驶舒适性评价方法.研究侧风与桥梁振动对车辆驾驶 舒适性的作用,并探讨路面粗糙度、平均风速和车速对风环境下行驶在大跨度斜拉桥上车辆驾驶舒适性的影响.研究结果表明:侧风对车辆的竖向驾驶舒适性影响不大而主要影响车辆的侧向驾驶舒适性;桥梁振动对车辆竖向驾驶舒适度影响显著并明显改变其频谱特性.     

Dynamic test and finite element model updating of bridge structures based on ambient vibration

The dynamic characteristics of bridge structures are the basis of structural dynamic response and seismic analysis, and are also an important target of health condition monitoring. In this paper, a three-dimensional finite-element model is first established for a highway bridge over a railroad on No.312 National Highway. Based on design drawings, the dynamic characteristics of the bridge are studied using finite element analysis and ambient vibration measurements. Thus, a set of data is selected based on sensitivity analysis and optimization theory; the finite element model of the bridge is updated. The numerical and experimental results show that the updated method is more simple and effective, the updated finite element model can reflect the dynamic characteristics of the bridge better, and it can be used to predict the dynamic response under complex external forces. It is also helpful for further damage identification and health condition monitoring.     

艾溪湖大桥的动力特性分析

以江西南昌艾溪湖大桥为研究对象,采用MIDAS/Civil空间梁格法建立了该桥的空间有限元模型,并对其进行了动力特性分析,得到该桥的自振频率和振型。分析结果显示该桥具有基本周期长、自振频率较低、模态密集、振型相互耦合等特点,为进一步进行地震作用和气动稳定性研究提供了基础,也为艾溪湖大桥动力测试提供理论数据。     

下承式钢管混凝土系杆拱桥的冲击系数研究

以泰兴滨江大桥为例,根据下承式钢管混凝土系杆拱桥的结构特点,采用大型通用有限元软件ANSYS对该桥进行有限元离散。采用梁单元beam4模拟钢管混凝土拱肋（内部混凝土及外部钢管）、系杆及横梁等构件,用杆单元Iinks模拟吊杆,用壳单元she1163模拟桥面铺装层,用实体单元solid45模拟桥面系的预制空心板部分,建立了系杆拱桥的空间计算的有限元模型,进行模态分析,得到各阶自振频率及振型。建立四分之一车辆模型作用下的拱桥车桥耦合振动模型,并利用MATLAB语言编制程序,分析了移动车辆荷载作用下下承式钢管混凝土系杆拱桥的响应,系统地得到了该桥在不同车速,不同车道,不同阻尼,不同路况的振动响应等力学性能。本文所得出的主要结论和有关研究成果可为大跨度钢管混凝土系杆拱桥设计时的冲击系数取值,研究车辆对系杆拱桥的冲击性能和后期桥梁养护确定荷载效应分析提供参考。     

泰东河特大桥主桥自振特性分析

以江海高速公路泰东河特大桥主桥为研究对象,采用Midas有限元程序,建立了连续梁桥的空间力学计算模型,利用子空间迭代法计算了该桥梁结构的自振周期和振型,对桥梁的模态特性进行了分析与研究,计算结果可为该桥的设计、施工以及使用阶段的健康检测和维护提供技术参数和依据.     

Ambient vibration testing and updating of the finite element model of a simply supported beam bridge

An ambient vibration test on a concrete bridge constructed in 1971 and calibration of its finite element model are presented. The bridge is characterized by a system of post-tensioned and simply supported beams. The dynamic characteristics of the bridge, i.e. natural frequencies, mode shapes and damping ratios were computed from the ambient vibration tests by using the Eigensystem Realization Algorithm (ERA). Then, these characteristics were used to update the finite element model of the bridge by formulating an optimization problem and then using Genetic Algorithms (GA) to solve it. From the results of the ambient vibration test of this type of bridge, it is concluded that two-dimensional mode shapes exist: in the longitudinal and transverse; and these experimentally obtained dynamic characteristics were also achieved in the analytical model through updating. The application of GAs as optimization techniques showed great versatility to optimize any number and type of variables in the model.     

吴淞江大桥车辆激励对人非桥行人舒适性的影响研究

吴淞江大桥的附属人非桥通过悬吊杆悬挂在主线车行桥下,车辆通过所引起的振动效应会造成人非桥的振动,从而可能会影响行人舒适性。建立全桥的三维空间有限元模型对结构的动力特性进行分析,采用分离迭代法编制车—桥耦合振动空间分析程序,考虑设计车辆、随机车流以及不同车速和路面粗糙度,求解吴淞江大桥在车辆激励下的振动响应,以车致振动下结构所产生的最大加速度来评估人非桥的行人舒适性。通过分析得出,吴淞江大桥在车辆激励下,人非桥的行人舒适性满足要求,且舒适度等级较高。     

钢管混凝土拱桥有限元模拟及动力分析

阐述了利用有限元分析软件ANSYS建立钢管混凝土拱桥的计算模型的方法,并利用有限元模型对桥梁进行了理论模态分析,计算出自振频率、振型等动力参数,对其振型特征进行了分析和研究,以期全面的评价桥梁结构的动力性能。     

基于TMD减振技术的景观桥人致振动控制研究

人行桥的舒适度现已成为景观类桥梁设计的一个重要指标。本文以国内某景区内的人行景观桥工程为例,采用Midas civil有限元分析软件建立三维有限元模型,分析了该桥的结构动力特性及人致振动响应。人致振动加速度时程响应结果表明该桥的舒适度未能满足设计和规范的要求。因此,提出了采用电涡流调谐质量阻尼器(TMD)的减振设计方案,并通过实际工程中评估了减振效果,证实方案的可行性     

单塔悬索—刚构—连续梁组合桥抗震性能分析

以乌鲁木齐市乌鲁木齐北一路桥为研究对象。根据该桥的结构特点,采用两阶段分析法的思路,建立了桥梁空间有限元分析模型,分析了该桥的动力性能;采用反应谱分析法、时程分析法计算了桥梁结构在设计反应谱、3条典型地震波作用下的地震响应,较为全面地分析了该桥的抗震性能。计算结果表明:该桥整体刚度较大,桥梁振动以顺桥向振动形式为主;2号主墩墩底截面受力最为不利,为全桥抗震设计的控制截面;塔柱在地震作用下塔底面外内力响应、塔顶面外位移响应较大,在设计时要引起足够重视。     

连续刚构桥的地震反应分析

指出我国是个多地震灾害的国家,桥梁在地震中会遭受巨大的损害,基于大型有限元软件ANSYS,针对一预应力连续刚构桥进行了有限元分析,得出了桥梁的自振特性和桥梁地震时程反应特性的有关结论。