高速列车作用下场地振动的分析方法及特性研究

基于车辆动力学和有限元-无限元结合方法 ,建立高速列车-无砟轨道-路基-场地土动力相互作用三维数值分析模型,提出一种研究高速列车引起周围场地振动的分析方法,计算列车荷载作用下周边地基土的动应力和动位移,与既有文献中的结果对比验证本文方法,分析地基土性状对高速铁路场地振动的影响。该模型利用ABAQUS软件,同时结合FORTRAN、MATLAB程序模拟高速列车在钢轨上的实时运行,考虑轨道不平顺,将无限元作为地基土的边界,与模拟地基土实体的有限单元进行耦合,较好解决了振动波在模型边界的反射问题,为列车、轨道、路基系统动力学和轨道交通环境振动分析提供了新的研究思路和计算方法。

腹板开孔对轨道交通箱梁振动噪声的影响

实测了城市轨道交通简支箱梁各板件的振动与近场噪声,结合板件声辐射理论研究了箱梁结构振动辐射噪声和箱梁振动的关系;基于箱梁结构噪声易产生绕射的低频特性,计算了矩形混凝土板件在不同开孔工况下辐射的结构噪声变化情况;在考虑箱梁腹板开孔的基础上建立了车辆-轨道-箱梁耦合有限元模型和箱梁振动-结构噪声有限元-无限元模型,分析了箱梁腹板开孔前后各板件的振动和结构辐射噪声变化情况。研究结果表明:箱梁板件声辐射效率随频率的增加并不呈现线性关系,箱梁各板件近场低频(低于250Hz)辐射噪声与结构振动加速度级也并非简单的线性关系,箱梁辐射噪声由箱梁振动和箱梁各板件声辐射效率共同决定;对于两端简支的开孔板件,在开孔率基本一致(0.4%左右)的情况下,开孔直径越小,板件振动辐射噪声声压级越小;采用有限元-无限元方法模拟箱梁近场低频结构噪声,既能解决单独采用有限元法时声场边界反射的影响,也避免了采用有限元-边界元方法时多软件交叉使用的不便;腹板开孔虽然增加了箱梁板件在某些频率(100~125Hz)处的振动响应,但由于箱梁内、外部声场连通,使得声短路效应增加,降低了板件的声辐射效率和相应频段的噪声;腹板开孔后在1~250Hz频段内顶板、底板和腹板附近的总声压级分别降低了9.43、2.74和1.63dB,从而使箱梁结构噪声得到了控制。