轨道结构形式对箱梁中高频振动的影响研究

为探讨不同轨道结构对桥梁中高频振动的影响,在频域内建立考虑多轮对相互影响的车辆-轨道系统耦合模型和桥梁有限元模型,以某城市轨道交通30 m简支箱梁的现场动载试验为依据,对所建模型进行验证。在此基础上,采用数值方法就三种轨道结构形式（埋入式轨枕、梯形轨枕以及钢弹簧浮置板）对箱梁中高频振动的影响规律及原因进行了探讨。结果表明：“车轮-轨道系统”的固有频率影响轮轨力的峰值频段;频率低于“钢轨-扣件系统”的固有频率时,钢轨的动柔度受到轨道结构形式的影响;各轨道结构系统的固有频率决定着力传递率的衰减趋势,并在该固有频率附近放大力传递率;轮轨力（外因）与力传递率（内因）共同决定着传递到箱梁上的力,从而影响箱梁中高频振动;对于箱梁中高频振动的减振效果而言,钢弹簧浮置板最优,梯形轨枕次之,埋入式轨枕最差。     

单线简支箱梁车—轨—桥系统垂向振动分析

为研究高速铁路单线简支箱梁动力特性,建立完整的列车-无砟轨道-桥梁垂向振动模型,根据弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的"对号入座"法则,形成系统动力方程,采用交叉迭代算法求解该动力方程并用MATLAB编制分析程序。基于列车-无砟轨道-单线简支箱梁系统分析了行车速度和桥梁垂向刚度对系统响应最大值的影响。结果表明,梁体刚度满足规范要求时,系统动力响应变化较小。当梁体刚度较小时,可能会引发车桥共振,严重影响行车舒适性和桥梁动力性能。     

基于导波传递分析的板肋钢桥面板振动特性研究

从弯曲波导波传递特性角度出发,结合振动试验和数值仿真开展钢桥板肋桥面板的动力特性和振动机理研究。首先开展板肋钢桥面板室内振动试验;继而运用模态叠加有限元法建立经试验验证的三维有限元动力模型,进行板件振动能量计算,并基于有限元模式分析法建立导波模型,对结构面外弯曲波频散特性和导波类型展开研究;最后对比顶板厚度、肋板厚度以及肋板间距三种设计参数对板件振动能量和弯曲波导波特性的影响。结果表明：经试验测试单边悬挂约束下顶板和肋板振动响应的优势频段出现在300Hz和400Hz,且肋板边缘测点的振动能量更大;边界固结约束下较薄的顶板具有较高振动能量峰值和较低的峰值频率;从导波传递角度来看,板肋桥面板弯曲波频散曲线均出现了通频带与衰减带间隔出现的现象,导波模态数随顶板和肋板厚度的增长而减小,顶板厚度对板件面外振动衰减带影响最大,其中带宽最大差值达110Hz,因此可通过顶板厚度对结构的面外弯曲波振动衰减带进行有效控制。     

高速铁路简支箱梁结构噪声的边界元方法

将列车-轨道-桥梁耦合振动理论与声辐射分析的边界元法相结合,以高速铁路32 m简支箱梁为研究对象,分析桥梁结构声辐射频谱特性、传播规律和各影响因素。结果表明:采用板单元进行桥梁结构动力分析能更好地揭示其局部振动特性;桥梁结构噪声以低频为主,分布在f≤200 Hz的频带内,适于用边界元法求解其声辐射特性;由于地面对声波的吸收和反射作用,在桥梁结构噪声研究中应考虑地面对声波的影响;声屏障会改变桥梁上部声场分布,但对桥梁远场声压级影响不大;列车速度越高,桥梁结构噪声越大,但并非单调增加,在某些速度出现峰值;墩身高度对桥梁上方声场影响不大,对桥梁正下方距地面相同高度处影响较大。     

基于功率流法的地铁轨道振动能量分布特性研究

为研究地铁轨道振动能量分布特性,分析计算了列车荷载下钢弹簧浮置板轨道的振动能量竖向传递机理及轨道结构参数对功率流的影响,结果表明:振动能量从钢轨自上而下传递,经过道床板最后达到衬砌,因为引入了扣件和减振装置,所以功率流的传递特性受到了影响,扣件阻尼对钢轨、道床板和衬砌的功率流峰值有一定影响,除此之外,钢轨、道床板和衬砌的功率流峰值的数量也受到了一定程度的影响。     

短波随机不平顺对列车-板式无砟轨道-桥梁系统动力特性影响

运用弹性系统动力学总势能不变值原理及形成矩阵的"对号入座"法则建立列车-板式无砟轨道-桥梁竖向振动方程组。分析列车高速运行时,短波随机不平顺对列车-板式无砟轨道-桥梁系统动力特性的影响,并对不同种类不平顺对列车-板式无砟轨道-桥梁系统动力特性的影响进行对比研究。研究表明:短波随机不平顺对车体垂向加速度、钢轨位移、轨道板位移、桥梁位移影响很小;短波随机不平顺对轮轨垂向力、钢轨垂向振动加速度、轨道板垂向振动加速度、扣件竖向压应力、CA砂浆竖向压应力有很大的影响;短波随机不平顺对钢轨最大弯矩、轨道板最大弯曲应力、桥梁振动加速度也有一定的影响。为了降低短波随机不平顺的危害,高速铁路定期打磨钢轨十分重要。     

汽车荷载作用下地下结构的现场振动试验研究

为了研究汽车荷载引起地下空间结构的低频振动和噪声问题,开展了地下结构现场振动试验。在结构顶板上下表面和地下一层布设测点,从时域及频域方面研究车辆振动下地下结构的振动响应,同时结合振级和噪声标准进行环境评价。结果表明：汽车荷载作用下地下结构以竖向振动为主,顶板竖向基频约为17.0Hz,振动能量主要集中于15.0~30.0Hz; 振动响应从顶板传递至地下一层时大幅衰减,顶板与地下一层的竖向振动沿水平方向传递不明显;顶板横向振动传递时衰减较慢; 测试荷载工况下,结构顶板竖向峰值加速度为274.38mm/s2、地下一层楼面Z振级最大81.02dB,噪声最大56.66dB,超过楼盖峰值加速度、振级与声环境质量限值,需采取减振降噪措施。     

不同轨道结构形式对高架箱梁结构噪声的影响

为探讨不同轨道结构形式对高架混凝土箱梁结构噪声的影响规律,在考虑多轮对相互作用影响的基础上,建立车辆-轨道耦合系统频域内分析模型及桥梁噪声统计能量仿真模型。以某城市轨道交通30m混凝土简支箱梁现场噪声试验为依据,对仿真分析模型进行验证。在此基础上,分别对埋入式轨枕、梯形轨枕及钢弹簧浮置板三种轨道结构形式下作用于箱梁的力、输入功率及箱梁结构噪声的频变规律进行了探讨。结果表明：仿真值与实测值吻合良好,能较好对箱梁结构噪声进行预测;输入到箱梁的总功率及子系统的功率取决于作用于箱梁的力;场点噪声的频变规律主要受箱梁输入功率的影响;轨道结构形式对箱梁噪声的影响较大,辐射总声级大小关系为：埋入式轨枕情况下最大,梯形轨枕情况下次之,钢弹簧浮置板情况下最小。     

简支梁-CRTSⅡ型板式无砟轨道制动力影响因素研究

以沪昆高铁上某12跨32m双线简支箱梁为工程背景,建立了考虑钢轨-轨道板-底座板-梁体-墩台的桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道有限元模型,系统的探讨了制动力作用下CRTSⅡ型无砟轨道与简支梁桥相互作用的影响因素:道床板伸缩刚度、滑动层摩擦系数、扣件纵向阻力、剪力齿槽设置与否、墩台刚度及摩擦板长度等。得到的主要结果包括:道床板伸缩刚度折减越多,钢轨应力越大,轨道板和底座板纵向力越小;滑动层摩擦系数改变对底座板与桥梁受力有明显影响;扣件纵向阻力的改变仅对钢轨纵向力及变形有影响;剪力齿槽的设置可显著增加桥台受力;墩台刚度越大,墩台所受纵向力明显增加;对于桥上制动,摩擦段长度取75m可有效保证制动力的传递。     

永磁式TMD在混凝土箱梁人行桥振动控制中的应用

应用永磁式调谐阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)对某大跨度预应力混凝土变截面箱梁人行桥(两跨连续曲线结构)进行振动控制,建立三维有限元模型对人行桥及永磁式TMD参数进行分析,对永磁式TMD进行设计制造及现场安装调试,并对其减振效果进行实测分析。结果表明:人行桥一阶垂向固有频率理论值为2.12Hz、实测值为2.6Hz;将TMD频率调节至2.6Hz,采用4人按照2.6Hz跳跃激励,减振效果达到56.4%;提升人行桥阻尼比至3%左右,可使其振动衰减时间显著缩短。     

环境振动下传统木结构的动力响应现场实测#br#

地铁线和交通干线附近的传统木结构常处于微幅振动状态,为研究环境振动下传统木结构的动力响应特点,对北京4号线菜市口至陶然亭区段附近的六檩抬梁式木结构进行现场测试。首先以柱顶水平速度峰值为指标得到传统木构整体的环境振动响应特点,然后对一榀木构架的柱脚输入进行时域和功率谱密度分析得到环境振源特征,最后对柱脚输入和柱顶输出进行1/3倍频程下的振动传递比分析,得到实测木构的动力响应特点。测试结果表明：地铁交通是该传统木构环境振动的主要振源,对南北向高频段（50~90Hz）进行减隔振处理,理论上能有效降低该传统木构的地铁致环境振动响应。     

应县木塔动力特性原位试验及有限元分析

为研究现有变形状态下应县木塔的动力特性,采用941B型传感器和INV3060S型采集仪对木塔各层明层柱头、柱脚东西方向和南北方向的脉动信号进行原位测试试验和数据采集.通过峰值拾取法与随机子空间法相结合的方式,分析得到了木塔前7阶的自振频率、振型及阻尼比.考虑到木塔的变形较为严重,利用大型有限元分析软件ANSYS建立损伤...     

荷载频率对动模量阻尼比影响的试验研究

目前荷载频率对动模量阻尼比影响规律尚无较为统一认识,定量结果尚少。采用新型高精度动三轴仪试验,研究不同荷载频率对典型砂土和黏土动模量阻尼比影响问题,并以此为基础从对地震动影响角度讨论考虑荷载频率相关动模量阻尼比必要性。结果表明:对砂土而言,荷载频率对其动剪切模量影响不大,随着加载频率的增大,阻尼比略有减小,但差别基本可以忽略;对黏土而言,荷载频率对其动剪切模量和阻尼比有重要影响,随着振动频率的增加,动剪切模量增大,阻尼比减小;黏土参考剪应变随荷载频率增大而增大,二者呈递增的指数函数,当f≤1 Hz时,影响十分明显,当1 Hzf≤3 Hz时,有一定影响,当f3Hz时,影响不明显;黏土最大阻尼比随频率的增大而减小,二者呈递减的指数函数,当f≤10 Hz时,影响较为明显,当f10 Hz时,影响程度显著减弱;采用两组频率下模量阻尼比曲线计算黏土层地震动,地表加速度峰值和反应谱差别很大,且随着震动增强而显著增大,说明考虑黏土层动模量阻尼比的荷载频率相关性是十分必要的。     

踮脚和跳跃荷载下四边简支全装配式RC楼盖振动特性试验研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖(简称全装配楼盖)竖向动力特性与人致激励响应规律,进行了2个全装配楼盖和1个现浇楼盖在四边简支条件下的动力试验,并施加了多种人致振动激励,分析了楼盖在踮脚和跳跃荷载下的振动特性。结果表明：全装配楼盖的自振频率小于现浇楼盖的,而阻尼比相对于现浇楼盖的有较大提高,前3阶的振动模态中只有第1阶与现浇楼盖的相同;板缝连接件可有效传递全装配楼盖横板向振动,大幅提高其振动频率、减小楼盖振动响应;连接件数量和位置对全装配楼盖竖向振动响应有较大影响,跨中连接件的影响最显著;随着荷载频率和行人的增加,全装配楼盖的峰值加速度逐渐增大,荷载越靠近楼盖中心则峰值加速度越大,单人激励下全装配楼盖与现浇楼盖的峰值加速度差值大于多人激励下的;全装配楼盖的振动频率满足舒适度要求,但峰值加速度响应不满足舒适度性能指标,设计中可根据要求选择连接件规格和数量,以达到自振频率和峰值加速度双控条件下的舒适度评价标准;基于正交各向异性双向板振动理论提出用于预测全装配楼盖自振频率和峰值加速度的计算方法,所得理论值与试验值吻合良好。     

高速铁路周边建筑物环境振动现场测试与分析

对高速铁路列车引起的周边建筑物与地面环境振动响应进行现场测试,利用频谱分析方法研究高速列车引起的周边地面与建筑物环境振动特性,结合城市铁路振动控制标准对高铁环境振动影响进行分析与评价。研究结果表明:时速270km/h的高速列车产生的环境振动频率主要集中在25~60Hz范围内;建筑物垂直振动大于水平振动,建筑物铅垂Z振级最高可达70.62dB,建筑物二次振动具有明显的高度放大效应,建筑物顶层铅垂Z振级约为室内地面的1.094倍;周边地面振动明显大于建筑物振动,但两者表现出相似的变化规律,周边地面分频振级最高可达92.0dB,而建筑物分频振级最大值仅为80dB;高速铁路环境噪声值高达92.8dB,超过城市环境噪声重度污染标准。高速铁路产生的环境噪声污染远大于环境振动影响,须采取相应的隔声降噪措施,以重点控制高速铁路环境噪声污染。     

预制短型与现浇长型浮置板轨道动力特性及服役性能比较研究

为了比较浮置板轨道预制短板型式与现浇长板型式动力特性及服役性能的差异,将轨道结构作为一种周期性的无限结构,根据两种轨道自身的结构特点,建立相应动力计算模型进行了计算及分析。计算结果表明：（1）预制短型浮置板轨道结构对低频荷载的分摊承载能力弱于现浇长型浮置板轨道结构;（2）浮置板交错反相振动的轨道模态对预制短型浮置板轨道结构的振动影响较大,但对现浇长型浮置板轨道结构的振动几乎没有影响;（3）运行列车作用下,现浇30m长板浮置板轨道的钢轨及浮置板响应在30~100Hz频段内大于预制3.6m短板浮置板轨道,但预制3.6m短板浮置板轨道的钢轨及浮置板响应在25Hz以下的大部分频段却大于现浇30m长板浮置板轨道;（4）相较于现浇长型浮置板轨道,预制短浮置板轨道应采用疲劳寿命更长的隔振器。     

紧邻地铁车站地下空间楼层振动效应测试评价

地铁列车运行引发车站临近地下空间楼层振动,对其理论完善有赖于现场实测及数据分析。本文以紧邻地铁车站的某大型地下空间为例,基于Imote2无线传感器网络平台,对地铁列车进站-停靠-出站阶段地下空间楼层振动效应进行了实测。分别获得了加速度时程谱与频谱,计算出楼层测区内的Z振级分布,并对三分之一倍频程各中心频率的分频振级分布特征进行了分析。结果表明:楼层钢筋混凝土楼板在弹性波传播方向上存在阻尼作用,但对于不同频率的弹性波,其阻尼耗散程度不同;弹性波在楼层内传播过程中,不仅存在振幅随传播距离增大而衰减的现象,还存在复杂的波动干涉行为,并导致振动效应放大区的出现;测区楼板被激发出的前两阶固有频率分别为1.60 Hz与3.15 Hz,二者的分频振级均小于60 dB,对人体健康造成的潜在不利影响较小;为降低楼层振动效应对建筑体及附属设施的不利影响,可考虑采取进站提前减速、出站推迟加速的方法,亦可考虑在局部地铁道床采取减、隔振等措施,集中耗散高频振动能量。     

钢弹簧浮置板轨道结构顶升前后减振效果分析

对钢弹簧浮置板轨道结构在顶升前后的减振效果进行了实测分析,首次对处于施工阶段的钢弹簧浮置板地段通过轨道平板车时的隧道壁及地面振动进行了时域及频域分析,阐述了地铁对地面的振动影响水平及浮置板的减振效果,提出了地铁线路施工过程中扰民问题的新解决方案。