CRTSⅢ型板和双块式无砟轨道振动噪声特性研究

【目的】探究高速铁路CRTSⅢ型板和双块式无砟轨道的结构振动与噪声特性。【方法】以有限元、多体动力学与边界元相结合的方法为基础,通过建立高速列车-无砟轨道-箱梁耦合动力学模型和边界元模型,研究列车高速通过时的列车-轨道-箱梁耦合系统的结构动力响应,以及噪声辐射特性。【结果】结果表明,列车通过桥上CRTSⅢ型板与双块式轨道结构段时,列车的最大轮重减载率分别为0.0536与0.1657,下部箱梁挠度分别为1/9673与1/8457。与双块式无砟轨道相比,CRTSⅢ型板的轨道板及底座位移响应更小,并且轨道-箱梁系统的竖向振动衰减更快,减振性能更优。另外,比较两种轨道结构条件下的高架箱梁结构噪声,CRTSⅢ型板段的箱梁噪声总声压级更小。但是,桥下远场点噪声峰值差异较小,峰值频率接近,均为31.5Hz左右;而桥下峰值频率差异较大,Ⅲ型板的峰值频率为63Hz,双块式则为20Hz。【结论】CRTSⅢ型板式无砟轨道更适合在高速铁路桥梁段使用。

大体量异型预制弧形件智能装备研究

本文针对上海市机场联络线的大体量异型预制弧形件拼装设备进行了研究。首先阐述了该线路中弧形件的构造信息,并根据弧形件构造阐述了弧形件智能装备的研发思路及设备的细部构造;之后对弧形件的姿态控制进行了相关的分析;最后介绍了弧形件的施工流程和弧形件设备施工实践。结果表明所研发设备可有效识别弧形件姿态,且在极限工况下可满足拼装要求。利用研发设备极大提升了施工效率,节省了施工工期,取得了较好施工效果,可为后续类似工程提供借鉴经验。

组合式减振道床对箱梁振动声辐射的影响分析

为研究一种新型组合式减振道床对城市轨道交通高架箱梁振动声辐射的影响,基于有限元-边界元的方法建立轨道-箱梁耦合振动声辐射模型,采用轮轨相互作用模型获得轮轨作用力作为激励,并采用现场试验结果进行模型验证;利用该模型对比分析采用整体道床和组合式减振道床的箱梁结构振动声辐射特性,调查不同运行车速和组合式减振轨道中不同刚度扣件对箱梁结构噪声的影响。结果表明:相比整体道床,采用垂向刚度18 kN/mm减振扣件和面刚度18 kN/mm3减振垫的组合式道床可降低箱梁底板加速度振级17.9 dB,降低底板下方的声压级14.6 dB;随着车速的增大,箱梁振动噪声水平逐渐增大,当车速从60 km/h提高至160 km/h时,测点A处总振级增大8.5 dB,测点M处总声压级增加8.1 dB;采用垂向刚度为6 kN/mm减振扣件时,箱梁底板附近总体声压级比采用18 kN/mm和30 kN/mm扣件时分别减小1.8 dB和8 dB。

中低速磁浮变刚度试验钢箱梁结构研究

为探索钢结构桥梁对中低速磁浮的适应性和经济性,开展中低速磁浮采用中等跨度钢桥跨越立交铁路、市政道路等基础性研究,为将来中低速磁浮采用大跨度钢桥跨越大江大河或其他障碍打下基础。本次拟在某中低速磁浮试验线上将原2孔25 m混凝土简支梁改建替换为2孔25 m多功能变刚度试验钢箱梁,开展各项静力和动力性能限值标准研究,同时,采用理论分析及实桥试验验证相结合的方法,突破现行《中低速磁浮交通设计规范》中的相关限值,研究放宽简支梁竖向挠度、梁端转角等限值标准的可行性,获得更加经济合理的中低速磁浮桥梁竖向挠度、梁端转角等刚度限值要求,进一步提高中低速磁浮桥梁的经济性和美观性。

实际运营条件下的地铁钢轨波磨试验研究

针对地铁线路波磨病害,对一条采用了多种轨道结构、钢轨表面已经形成了多种钢轨波磨特征的实际地铁线路进行静态、动态试验,统计轨道结构与钢轨波磨的对应关系,分析车轮非圆化、车辆载重、列车速度和钢轨波磨波长对转向架轴箱振动的影响。结果表明:线路所有轨道结构上均存在钢轨波磨,按波磨严重程度区分依次是普通短轨枕、弹性短轨枕、凸台橡胶浮置板区段。通过镟轮改善了车轮的偏心磨损后,轴箱的振动加速度仍保持较高水平,车辆载重的变化不会影响轴箱的振动水平。轴箱振动加速度随车辆速度降低而降低,降速运行可以有效改善钢轨波磨对轴箱振动的影响。钢轨打磨可以有效降低短波长钢轨波磨诱发的轴箱振动,但对于长波长钢轨波磨,打磨后波磨依然显著存在,钢轨打磨不能有效缓解长波长钢轨波磨导致的车辆轴箱振动。

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。

箱型钢结构焊接机器人系统机构设计与研究

箱型钢结构在建筑、桥梁等领域的应用愈来愈广泛,针对安装现场迫切需要解决的自动化焊接问题,提出了一种箱型钢结构焊接机器人系统。在对其总体结构进行了功能分析和论证的基础上,进行了机械结构详细设计。在焊接机器人系统水平安装和垂直安装两种极限使用位置下,对所设计的轨道机械结构进行了力学有限元分析,结果表明:该机构设计合理,力学性能完全满足使用要求。该机器人系统具有使用灵活、可适用于不同尺寸的钢结构焊接、有助于获得良好的焊接质量和较高的焊接效率、适应条件恶劣的现场焊接工况等优点。

铁路32m混凝土箱梁结构噪声的时变特性研究

基于车-线-桥耦合振动和瞬态声辐射理论,提出一种混凝土箱梁低频结构噪声的数值预测方法 ,以分析结构噪声的时变特性。采用板/壳单元模拟箱梁,求解车-线-桥耦合振动系统,得到时域内箱梁局部振动响应。将该响应作为声辐射模型的边界条件,采用瞬态边界元法求解结构噪声场。以32m混凝土简支箱梁为例,将计算结果与实测数据进行对比验证。结果表明:计算值与实测值在时域和频域内均吻合良好;振动与噪声的1/3倍频程显著频带分别为31.5~63Hz和40~80Hz;振动响应大小由作用在箱梁上的轮对数决定,不同时刻振动响应的频谱特性变化较小;邻跨声辐射的影响不可忽略,简化分析中可取两跨计算。

高架简支箱梁与U梁车-轨-桥耦合振动分析

基于多体动力学与有限元法,利用多体动力学软件Simpack建立箱型梁及U型梁的三维车轨桥耦合振动仿真模型,对列车过桥时箱型梁、U型梁及轨道结构竖向和横向振动进行分析,得到桥梁振动空间分布情况,进一步研究扣件、板下弹性支承与桥梁支座参数对箱型梁和轨道结构的振动规律,并给出各参数的合理取值范围。研究结果表明:列车以80 km/h的速度过桥时,箱型梁与U型梁结构振动空间分布情况差异明显,应重点关注钢轨、轨道板以及箱梁翼板与腹板的竖向振动,U型梁翼缘处横向振动不容忽视;增大扣件刚度能明显减小钢轨变形,但过大的刚度会使箱梁与轨道结构的振动加剧,建议扣件竖向刚度取值为20~50 MN/m;增大板下弹性支承刚度可明显减小轨道板的振动,但过大的刚度会加强钢轨振动,建议板下弹性支承竖向刚度取值为(1.0~1.5)×10~3 MN/m;增大支座竖向刚度在一定范围内可减小轨道板与箱梁的振动,但过大的支座刚度反而会使桥梁振动加剧,不利于减振,建议支座竖向刚度取值为(3~4)×10~3 MN/m。

SPZ1100/40双线铁路箱梁造桥机在抚河特大桥中的应用

结合抚河特大桥双线箱梁施工实例,介绍了SPZ1100/40双线铁路箱梁造桥机的构造、原理和主要技术参数,以及利用其架设抚河特大桥的主要工艺流程、关键技术及注意事项。

福厦高铁预应力混凝土T构桥设计研究

为系统分析高速铁路无砟轨道T构桥的特点,以新建福州至厦门高速铁路不同跨度(40~100m)T构桥为背景,采用通用桥梁平面杆系程序建立不同跨度的T构桥有限元模型,分析T构桥结构受力及刚度变化规律,探讨墩身结构对梁体结构刚度的影响,并分析其经济性。结果表明:T构桥梁体高度与跨度基本成线性关系,边支点梁高高跨比采用1/17、中支点梁高高跨比采用1/9较为合理;梁端竖向转角控制大跨无砟轨道T构桥梁体结构设计,通过增加梁高特别是端部梁高可有效降低梁端竖向转角;对于大跨T构桥,采用双薄壁墩并适当加大纵向墩中心距可改善结构受力,有效提高结构刚度;T构桥跨度80m及以下经济性较好。

高速铁路箱梁-无砟轨道结构温度场模型的级数解

为了预测高速铁路箱梁-无砟轨道结构的温度场分布及升温模式,结合箱梁-无砟轨道结构的实测温度和气象参数,建立第三类边界条件的温度场预估模型。基于热阻网络法分析箱梁-无砟轨道结构的复合换热过程,采用积分变换法求得结构升温过程的级数解,并结合预估模型对箱梁-无砟轨道结构升温模式进行分析。研究结果表明:采用积分变换法求得结构升温过程的级数解,其前8项求和结果与数值结果和实测结果的最大误差分别为5%和8%;当辐射气温大于混凝土结构表面温度时,可采用半无限域温度场模型近似计算表面温度,与有限域模型的温度级数解的相对误差在1℃之内;高速铁路箱梁-无砟轨道结构的四折线及指数温度模式与实测温度模式拟合度很高,可满足实际工程应用。结构指数温度模式的计算公式可预测不同截面高度、不同工况(施工、运营)的结构升温模式。

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。

轨道交通简支箱梁桥振动传递特性分析

基于某地铁高架线的简支箱型梁桥,建立轨道-桥梁振动传递特性分析模型,研究简支梁跨度、轨下刚度、桥上轨道结构形式以及箱型梁断面等因素对高架桥梁结构与噪声辐射相关的振动传递特性的影响。结果表明,简支梁跨度的变化不影响与噪声辐射相关的振动,而减振扣件可在90 Hz以上发挥减振降噪作用;加厚箱梁顶板和腹板能在一定程度上减小箱梁的振动和辐射噪声,用多腔室箱梁代替单箱室箱梁可显著减小振动及辐射噪声。分析结果可为城市轨道高架桥梁结构的设计和选择提供一定的理论参考依据。

阻尼板材在高架轨道箱梁结构噪声控制中的应用研究

为探讨高架桥梁结构噪声的控制措施,以京沪高铁32 m无砟轨道箱梁结构为原型,设计制作1/10的模型试验系统。通过将TD09型高性能阻尼板材分别敷设于箱梁翼缘板、腹板等位置,进行多工况的桥梁结构噪声降噪的模型试验研究。结果表明:高架轨道箱梁结构噪声峰值频段为200~1000 Hz,敷设阻尼板材在峰值频段内具有一定的降噪效果。阻尼板材对桥梁结构降噪效果与阻尼板材的敷设位置有关,其在桥梁结构噪声控制中有一定的应用价值。在峰值频率500 Hz处,翼缘板敷设阻尼板材对翼缘板下侧降噪效果最好,降噪约为1.6 dB(A);腹板敷设阻尼板对底板处的降噪效果最好,降噪可达3.8 dB(A);腹板及翼缘板同时敷设阻尼板材也对底板处的降噪效果最好,降噪可达3 dB(A)。

TMD控制高架轨道箱梁结构振动的模型试验研究

高架轨道桥梁结构的振动与噪声问题已成为制约轨道交通发展的重要因素,为研究调谐质量阻尼器(TMD)控制高架轨道箱梁桥振动的效果,以铁路32 m简支箱梁桥为原型,以10∶1为几何缩尺比,设计制作了轨道箱梁结构相似试验模型,并制作了可调谐TMD减振装置。在验证试验模型可靠性的基础上,分别附加控制1阶、2阶模态振动的TMD,通过对试验模型进行单点激振试验得到测点减振前后的振动响应,分析了TMD对箱梁桥的减振性能。研究结果表明:安装1阶、2阶TMD之前,在模态自振频率附近,振动响应出现了明显峰值;安装TMD之后,翼板和腹板的加速度有效值在模态频率附近得到了明显的抑制,并且激振频率越接近自振频率,TMD减振效果越好;当TMD质量比为0.02时的减振效果优于0.01。

敦格铁路小跨径单线铁路连续箱梁桥荷载试验与结构评定

依托敦(煌)格(尔木)铁路疏解线立交桥主桥(32+48+32)m预应力混凝土单线铁路连续箱梁桥,通过有限元分析后确定3种加载工况,观测桥梁控制截面静载下的变形与应力,同时结合动载下的结构自振频率、振幅、加速度与动力系数测试,分析了主桥的固有振动特性与列车荷载下的动力性能。试验结果表明,该桥设计理论准确,施工质量可靠,桥梁刚度与承载能力满足设计及运营要求。

列车荷载作用下轨道箱梁结构TMD减振效果研究

为了解决高架轨道桥梁结构引起的振动及二次结构噪声问题,研究多模态TMD对轨道箱梁结构的减振效果。首先,利用有限元法建立轨道箱梁结构动力分析模型,通过约束模态分析确定其受控模态;然后,基于TMD定点理论及多自由度等价质量识别法,计算箱梁附加TMD的最优设计参数,并利用列车荷载-轨道箱梁-TMD耦合分析模型,研究多模态TMD对轨道箱梁结构低频振动的控制效果。研究结果表明:(1)轨道箱梁结构第2阶模态振动贡献最大,振型贡献率为0.784,其次是第10阶和12阶,可同时作为受控模态进行附加TMD设计;(2)在附加了多模态TMD减振系统后,轨道箱梁结构低频共振能量显著降低,且振动控制效果和质量比大小成正比关系;(3)列车荷载作用下,轨道箱梁结构附加一定质量比组合的多模态TMD后,固有频率附近频段5~10 Hz、20~31.5 Hz的加速度响应幅值显著降低,Z振级最大可减振3.91 dB。

城市轻轨并置式组合简支箱梁设计

随着国内城市轨道交通建设的快速发展,城市轨道交通高架结构形式作为其重要组成部分也越来越多的在各城市的轨道交通中得到应用,高架结构形式的选择如何结合当地环境、合理地选择施工方法也日益受到重视。本文介绍了上海轨道交通9号线的高架区间上并置式组合简支箱梁的设计。该梁具有外型简洁、美观,施工周期短,以及对地面交通干扰较小的特点。

码头预应力简支箱形轨道梁结构设计

预应力简支箱形梁结构稳定、截面刚度大、抗扭性能好、质量小、节约材料用量,但在码头中的应用少于铁路和公路工程。针对码头工程中预应力简支箱形梁设计中存在的问题,结合工程实例,对箱形梁的结构选型、使用要求、内力计算、截面配筋及应力验算等设计要素进行分析。结果表明,码头轨道梁采用后张预应力单箱双室简支梁,能够满足大跨径、大荷载的使用要求,从而对大型深水泊位的方案选择、平面布置、结构选型等起到一定的优化作用。