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调谐轨道交通桥梁结构噪声预测和制约选题

收藏本文 2024-01-16 点赞:29644 浏览:134354 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:列车通过桥梁时,振动能量通过轨道结构传递到桥面及其它桥梁构件,并激发其振动,成为一个个大小不一的“声板”,由此形成噪声的“二次辐射”,导致桥梁区段成为噪声地图上的“热点”。本论文结合数值浅析和现场试验对桥梁结构噪声进行预测与制约探讨,主要内容包括:(1)对有关桥梁结构噪声预测与制约的探讨进行了系统归纳和总结,包括桥梁结构噪声的试验探讨、数值浅析策略(有限元法、边界元法、统计能量法等)和降噪措施(建筑材料、声屏障、隔振与减振、粘弹性阻尼材料、桥梁结构形式等)三方面内容。(2)结合桥梁结构形式,比较浅析了国内外四座高架桥的实测噪声频谱曲线,指出了目前桥梁结构噪声试验在测试设备、评价策略、声源辨识和测点布置四方面有着的不足,并探讨了桥梁结构噪声的评价和辨识策略。在此基础上,以32m混凝土简支箱梁为探讨对象,开展了桥梁结构噪声的试验探讨,针对四类测点(参考点、梁下测点、梁缝测点和梁侧测点),对实测噪声的时域特性、频谱特性和传播规律等进行了浅析。(3)基于列车-轨道-桥梁耦合振动论述、边界元法和统计能量浅析,提出了桥梁结构噪声的全频段预测策略。将桥梁振动响应作为边界元模型的边界输入,将钢轨振动响应作为统计能量浅析模型的能量输入,并采取“强耦合”检测设简化子系统间耦合损耗因子的求解。基于MATLAB平台编制了计算机程序,在频域内实现了桥梁结构噪声的稳态浅析。(4)采取数值策略验证了“强耦合”检测设的合理性,并将现场实测数据与全频段预测结果进行了比较,探讨了箱梁结构噪声峰值的产生理由。以32m双线混凝土简支箱梁为探讨对象,对其振动声辐射机理、频谱特性和空间分布规律进行了浅析,并考察了车速、墩高、声屏障和地面反射等因素对桥梁结构总体噪声的影响。(5)以32m单线混凝土简支箱梁为探讨对象,考察了材料属性(弹性模量、材料密度和结构阻尼)、板厚(顶板、底板和腹板)、腹板倾角和边界条件(简支或固结)对结构声辐射的影响规律。比较了两种32m双线混凝土简支箱梁(单箱单室和单箱双室)的振动声辐射特性。探讨了32m双线混凝土简支U形梁的振动声辐射机理、频谱特性和空间分布规律。(6)建立了移动集中力-简支箱梁-多重调谐质量阻尼器耦合振动模型,推导了时域微分方程,采取模态叠加法实现了模态解耦,以频响函数为中间变量,确立了优化目标函数,并采取有约束的非线性规划模型进行最优制约参数的求解。在此基础上,以32m双线混凝土简支箱梁为探讨对象,探讨了在箱内布置多重调谐质量阻尼器进行桥梁结构减振、降噪的效果。(7)探讨了简单矩形板的声辐射特性,采取瑞利积分法实现了此类结构辐射声功率的解耦,并浅析了其声辐射模态特性。采取结构辐射声功率的一般公式,将振型叠加法、边界元法和矩阵的广义特点值分解结合起来,对结构声辐射阻抗矩阵和均方振动速度耦合矩阵同步对角化,实现了任意复杂三维结构声辐射功率的解耦,并将结构的辐射效率以特点值、特点向量的简单叠加表示出来。结合结构声辐射模态策略,将结构辐射声功率作为目标函数,讨论了采取次级力源进行结构声辐射的主动制约对策。基于MATLAB平台编制了复杂结构声辐射功率的解耦代码和最优次级力源的求解代码。在此基础上,以32m双线混凝土简支U形梁为探讨对象,探讨了U形梁的声辐射模态和主动制约策略。关键词:轨道交通论文桥梁论文结构噪声论文边界元论文统计能量浅析论文预测论文制约论文箱梁论文U形梁论文多重调谐质量阻尼器论文声辐射模态论文

    摘要6-8

    ABSTRACT8-14

    第1章 绪论14-32

    1.1 探讨背景与作用14-16

    1.1.1 轨道交通的噪声源14

    1.1.2 轨道交通的噪声污染14-16

    1.2 桥梁结构噪声的探讨进展16-28

    1.2.1 桥梁结构噪声的试验探讨16-18

    1.2.2 桥梁结构噪声的论述浅析18-22

    1.2.3 桥梁结构噪声的制约22-28

    1.3 本论文的主要探讨内容28-32

    第2章 桥梁结构噪声的实测、评价与辨识32-64

    2.1 典型噪声试验的比较浅析32-35

    2.1.1 日本、瑞士、香港等四座高架桥32-34

    2.1.2 噪声测试中有着的不足34-35

    2.2 桥梁结构噪声的评价量探讨35-42

    2.2.1 一般声学评价量35-38

    2.2.2 轨道交通噪声评价策略与标准38-40

    2.2.3 低频噪声的评价40-42

    2.2.4 声品质42

    2.3 桥梁结构噪声的辨识42-45

    2.4 32m混凝土简支箱梁噪声试验45-62

    2.4.1 工程概述45-47

    2.4.2 试验案例47-50

    2.4.3 测试结果及浅析50-62

    2.5 本章小结62-64

    第3章 桥梁结构噪声论述模型与数值仿真浅析64-80

    3.1 结构声辐射数值仿真论述基础64-66

    3.1.1 理想流体媒质的三个基本方程64-65

    3.1.2 波动方程65

    3.1.3 亥姆霍兹方程65

    3.1.4 声场边界条件65-66

    3.2 基于亥姆霍兹方程的边界元求解策略66-68

    3.2.1 直接边界元法66-67

    3.2.2 间接边界元法67-68

    3.3 基于“强耦合”检测设的统计能量浅析68-72

    3.3.1 能量平衡方程68

    3.3.2 子系统的三个参数68-70

    3.3.3 桥梁子系统的振动响应70

    3.3.4 桥梁结构声辐射70-72

    3.4 声反射和声衍射72-73

    3.5 桥梁结构噪声全频段预测的实现73-79

    3.5.1 基本检测设73-74

    3.5.2 浅析频段的划分74-75

    3.5.3 桥梁结构噪声全频段预测程序75-78

    3.5.4 算例验证78-79

    3.6 本章小结79-80

    第4章 32m双线混凝土简支箱梁结构噪声论述探讨80-104

    4.1 结构噪声的BEM浅析(250 Hz以下频段)80-86

    4.1.1 桥梁结构的动力行为80-84

    4.1.2 边界元浅析模型84-86

    4.2 结构噪声的SEA浅析(250 Hz及以上频段)86-89

    4.2.1 统计能量浅析模型86

    4.2.2 系统能量输入86-88

    4.2.3 “强耦合”检测设的验证88-89

    4.3 桥梁结构噪声论述与实测比较89-92

    4.4 桥梁结构噪声的空间分布规律92-96

    4.4.1 考察场点92-93

    4.4.2 跨中横断面声场分布93-96

    4.4.3 近轨侧25m纵断面声场分布96

    4.5 桥梁结构噪声的几个影响因素浅析96-102

    4.5.1 车速96-98

    4.5.2 墩高98-99

    4.5.3 声屏障99-101

    4.5.4 地面声反射101-102

    4.6 本章小结102-104

    第5章 不同结构形式桥梁的振动与噪声特性探讨104-126

    5.1 32m单线混凝土简支箱梁104-112

    5.1.1 材料属性104-108

    5.1.2 板厚108-109

    5.1.3 腹板倾角109-111

    5.1.4 边界条件111-112

    5.2 32m双线单箱单室与单箱双室混凝土简支箱梁112-117

    5.2.1 自振特性比较112-114

    5.2.2 桥梁振动特性浅析114-115

    5.2.3 桥梁声辐射特性比较115-117

    5.3 32m双线混凝土简支U形梁117-123

    5.3.1 动力浅析模型及自振特性117-119

    5.3.2 桥梁振动特性浅析119-120

    5.3.3 桥梁声辐射特性浅析120-123

    5.4 本章小结123-126

    第6章 多重调谐质量阻尼器的减振、降噪探讨126-140

    6.1 移动集中力-简支箱梁-MTMDs耦合振动模型及其运动方程126-129

    6.1.1 时域内的运动微分方程127

    6.1.2 微分方程的模态解耦127-129

    6.2 MTMDs的最优制约参数129-131

    6.3 MTMDs的减振、降噪效果探讨131-139

    6.3.1 工程概况131-132

    6.3.2 减振效果浅析132-134

    6.3.3 MTMDs的降噪效果探讨134-139

    6.4 本章小结139-140

    第7章 桥梁结构声辐射模态浅析和主动制约探讨140-166

    7.1 矩形板的振动模态浅析140-148

    7.1.1 辐射声功率的剖析式140-141

    7.1.2 辐射效率及振动模态辐射效率141-142

    7.1.3 数值算例142-148

    7.2 矩形板的声辐射模态浅析148-154

    7.2.1 辐射声功率的解耦148-150

    7.2.2 数值算例150-154

    7.3 桥梁结构噪声的声辐射模态浅析154-160

    7.3.1 声传递矩阵与模态声传递矩阵154-155

    7.3.2 复杂结构辐射声功率的解祸155-157

    7.3.3 U形梁的声辐射模态浅析157-160

    7.4 桥梁结构噪声的主动制约160-164

    7.4.1 主动制约对策160-161

    7.4.2 数值算例161-164

    7.5 本章小结164-166

    结论与展望166-170

    致谢170-172

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