宽频式钢轨动力吸振器对波磨的影响分析

为了解决某地铁钢弹簧浮置板轨道曲线段钢轨波磨问题,首先对钢轨波磨进行了现场测试,其次依据波磨特征进行宽频式钢轨动力吸振器(wide-frequency tuned mass damper,WTMD)的精准调频和研制。然后将WTMD的质量、刚度和阻尼等参数输入到建立的车辆-WTMD-钢弹簧浮置板耦合动力学模型。模型中浮置板和基础考虑为柔性体,轮轨接触采用多点非赫兹接触的Kik-Piotrowski模型求解。以美国5级谱叠加现场实测的波磨不平顺谱作为激励,运用有限元软件ANSYS和多体动力学仿真软件UM进行联合耦合动力学分析,逐次迭代优化WTMD参数。同时,将有无WTMD的仿真分析得到的钢轨振动加速度和现场实测数据进行对比,研究了WTMD对钢轨振动的影响。最后进行了有无WTMD的钢轨振动总振级、钢轨振动衰减率和3次波磨跟踪测试,研究了WTMD对钢轨振动、钢轨振动衰减率和波磨发展的影响。研究表明:设计的WTMD前3阶振动主频分别为518、700、759 Hz,与车辆通过波磨频率(520~830 Hz)一致;仿真和实测的钢轨振动加速度数据吻合较好,安装WTMD后钢轨振动加速度均方根值由200 g降低为20 g,减振效果为8.1 dB;WTMD可以提高钢轨的垂向和横向振动衰减率,抑制钢轨的垂向和横向pinned-pinned共振;3次波磨跟踪测试发现,WTMD安装后,钢轨波磨发展缓慢,无肉眼可见的波磨。通过以上的仿真和试验都验证了WTMD可以有效地抑制钢轨波磨。

控制城市轨道高架桥梁结构噪声的试验研究

地铁车辆通过轨道高架桥梁产生的噪声对周围环境的影响十分明显,日益受到人们的关注。过车时轨道高架桥梁振动辐射产生的结构噪声具有频率低、辐射面积大、传播距离远的特性,治理难度很大。对广州地铁4号线高架桥振动、噪声进行测试与分析,研制调谐质量阻尼器对轨道高架桥梁的结构噪声进行控制。试验结果表明,桥梁安装TMD后桥下1.5 m高度处测点噪声在80 Hz共振频率带降低9.3 dB(A)～12.4 dB(A),10次过车降噪效果平均值为2.1 dB(A)。

轨道动力学层状梁模型与算法中的几个问题

研究目的:轨道结构层状梁模型由于模型简单,被广泛应用于轨道动力学及车辆-轨道耦合系统动力学分析中。简化的轨道结构层状梁模型能否反映半无限空间上实际轨道结构的变形规律和动态特性,运用轨道结构层状梁模型得到的车辆和轨道结构动力响应精度如何,这些问题还未见系统研究。本文通过建立车辆-轨道结构层状梁非线性耦合系统动力学模型,构建运用交叉迭代法分别独立求解车辆和轨道结构动力学方程的显示算法,对比分析轨道结构层状梁模型与轨道结构三维块体单元模型的计算结果,以及轨道结构层状梁模型与轨道结构半无限空间模型计算结果的差异,分析轨道结构层状梁模型在车辆-轨道耦合系统动力学分析中的适应性。同时,还对比分析交叉迭代法与传统的耦合方程算法在求解车辆-轨道耦合系统动力响应时的计算效率、计算精度和算法特点。研究结论:(1)采用层状梁轨道模型模拟轨道结构是可行的,计算结果具有良好的精度,能够满足工程问题的分析要求;(2)交叉迭代法相对于传统的耦合方程算法计算效率更高,精度更好,用时更省,程序设计更容易,不仅适用轮轨线性接触分析,而且适用轮轨非线性接触分析;(3)通过引入松弛因子对轮轨接触力进行修正,可加快交叉迭代算法的收敛速度;(4)验证了轨道结构层状梁模型的可行性和交叉迭代算法求解的优越性,可为高速铁路轨道动力学高效建模和精确分析提供参考。

多等级减振预制道床减振效果及振动位移研究

为了研究不同等级复合减振预制道床的减振效果,以青岛新建地铁4号线张彭区间隧道段为研究对象,测试70km/h的速度下高、中等级复合减振垫预制道床轨道和普通道床轨道的振动及位移响应,通过引入铅锤Z振级分频振级均方根值及Z振级传递损失进行综合评价,分别在时域和频域内对2种减振等级的复合减振垫预制道床轨道和普通道床轨道的振动特性进行对比分析,结果表明:(1)3种不同减振类型道床轨道的隧道壁分频振级均在50~80Hz处达到最大,高等、中等减振道床与普通道床相比较,其减振效果(分频振级均方根差值平均值)分别为13.9 dB和8.5 dB;道床与隧道壁之间的Z振级传递损失值分别为45.8 dB和35.1 dB;(2)高等、中等减振道床以及普通道床在实际运营过车时,道床垂向位移分别为2.298、0.265和0.058 mm,道床横向位移分别为0.058、0.025和0.019 mm。多等级减振通用预制道床对20 Hz以上振动减振效果明显,同时可根据不同需求自由选择和更换减振等级,对减振通用预制道床的发展具有一定的指导意义。

迷宫式阻尼环装置对车轮的减振降噪效果

根据室内声学测试标准,试验和分析了迷宫式阻尼环装置对铁路车轮的减振降噪特性。阻尼车轮有两种,分别为单环和双环阻尼车轮。采用力锤敲击和落球撞击作为激励输入,在半消声室内进行振动声辐射特性试验。以模态阻尼比、加速度级和声能量级为评价指标,对迷宫式环形阻尼车轮的减振降噪效果进行评价。据此表明了与标准车轮相比(W-0),单环阻尼车轮(W-A)和双环阻尼车轮(W-AB)的模态阻尼比提升显著,减振降噪效果明显,双环阻尼车轮更佳。在径向激励下,W-A阻尼车轮声能量级降低7.2 d B,W-AB阻尼车轮声能量级降低9.5 d B。在轴向激励下,W-A阻尼车轮声能量级降低7.9 d B,W-AB阻尼车轮声能量级降低9.2 d B。显示了各种阻尼环车轮对铁路机车的降噪是有效的。

防屈曲支撑在钢筋混凝土高层建筑中的安装技术

结合北京工业大学中蓝公寓防屈曲支撑的应用及安装工程,针对防屈曲支撑安装工程的特点和难点,采取了具有针对性的预埋件、节点板、防屈曲支撑的安装技术以及质量控制检查等一系列措施,实施效果良好。该技术的应用有效保证了防屈曲支撑安装工程的施工进度、质量及安全。

调谐质量型防屈曲支撑TMD构造及动力性能试验研究

借鉴正交试验理论,设计,制作并测试了5个足尺调谐质量型防屈曲支撑试件。影响因素包括工作周期、接触工艺和弹簧布置。其中工作周期3水平,其它因素2水平。重点考察弹簧、接触面摩擦、受力形式等对试件动力性能的影响,以及相关构造条件下BRB的性能表现。试验包括自由振动,常见地震烈度条件下共振试验和静力拉压试验。研究分析了试件频谱特性,动力系数和阻尼比变化规律,拉压滞回性能。试验结果表明,对称弹簧布置的轮式构造试件调谐精度高,TMD特性明显,BRB相关性能指标能够满足行业规定,实现复合减震功能在构造上的"兼顾"。

TMD型防屈曲支撑构造及减振与抗震性能研究(Ⅰ)

为使防屈曲支撑(BRB)功能复合化,作者以约束部件为质量块,钢芯为滑道,通过弹簧连接,使BRB在保持原自身构造和力学属性不变的基础上,成为可设计分散式调谐质量阻尼器——TMD-BRB.理论分析表明,构件斜向放置不会影响TMD工作频率,TMD动力系数受振幅、工作周期和激振频率影响,接触摩擦系数宜控制在0.3以下.下滑试验和有限元计算显示,该构造能获得较高的动力系数和稳定的滞回性能.

屈曲约束支撑加固多层混凝土框架施工技术

屈曲约束支撑(buckling-restrained braces,BRB)的施工工序对控制施工误差、实现设计意图有重要作用,且影响施工的难易程度。该文通过对直连式、外贴框架式和内嵌框架式等3种利用BRB加固既有混凝土框架加固连接方式的施工工序研究,讨论了合理的施工工序,以及因设计不当、工序不当和工艺不当而引发的施工问题,研究了减小安装误差、保证质量的措施。以某既有多层混凝土框架的加固工程为例,对直连式施工工序和做法进行讨论。

TMD型防屈曲支撑构造及减振与抗震性能研究(Ⅱ)

为使防屈曲支撑功能实现复合化,设计并制作了一种具有调谐质量减振功能的防屈曲支撑(tuning mass dampered-buckling restrained brace,TMD-BRB).通过对6个动力试件的拟斜动试验和2个静力试件的滞回性能试验,考察了试件的复合减震功能,以及接触面做法、弹簧布置和套筒加长等几个关键技术对试件减震性能的影响,得出最优构造.试验结果表明:轮式-套筒加长型TMD-BRB,其TMD调谐精度高,动力系数大,周期特性明显;BRB性能方面,支撑在1/85支撑长度加载范围内滞回曲线稳定饱满,压拉比均值1.07,刚度退化和骨架曲线规律正常,30圈疲劳试验耗能下降10%,各项指标均满足国内外有关规定,且伴随钢芯变形能够实现TMD和BRB两种减震功能之间的自动切换.

SHCC-钢筋混凝土叠合构件弯曲性能试验研究

钢筋混凝土构件在建设和使用过程中保护层易开裂,造成钢筋锈蚀,加速结构劣化,严重影响整体结构的耐久性和安全性,因此需要对结构进行修复和补强。聚乙烯醇纤维增强应变硬化水泥基复合材料(PVA-SHCC)具有多微细裂缝开裂、高韧性、高抗拉强度、高耗能性等特点,采用SHCC-钢筋混凝土叠合梁的形式,通过三点弯曲和四点弯曲试验,初步探讨了界面的黏结情况及其对叠合构件性能的影响,分析了SHCC-RC叠合梁裂缝发展现象。结果显示:SHCC-RC叠合梁较RC梁的承载能力和抗弯性能都有了显著的提高,SHCC还起到限裂和分散混凝土裂缝的作用。因此,SHCC代替混凝土保护层技术可在结构加固修复中推广应用。

汽轮发电机组弹簧隔振基础模型试验模态分析

采用随机激励法对某电厂的大型汽轮发电机组弹簧隔振基础1∶10模型的动力特性进行了模态分析,得到了结构的自振频率和振型.运用相似理论获得了原型的动力特性,并将试验结果与ANSYS有限元软件分析结果及STARDYNE动力计算结果进行比较,比较得到试验结果与两种数模分析结果吻合较好.

汽轮发电机基础中间平台减振研究

针对汽轮发电机基础中间平台的减振问题,采用单点激励多点响应的模态试验法,对普通混凝土板与新型材料约束阻尼混凝土板进行相同条件下的振动对比试验,得出两块板的模态阻尼比,结果表明,约束阻尼混凝土板的阻尼效果在不同频率、不同振型下是不同的。在40-100Hz范围内有较好的减振、吸能作用;对于整体平移振动不起作用,而对于扭曲振动效果最好。因此,如果汽机基础中间平台在40-100Hz范围内有扭曲的振型时,约束阻尼混凝土板将会很好地降低其振动。

重庆地铁采用WTMD抑制钢轨波磨及噪声的试验研究

为研究宽频型调谐式钢轨阻尼器(Wide-frequency Tuned Mass Damper,简称WTMD)对抑制波磨和减小车内噪声的效果,基于WTMD设计原理及调频方法,通过前期测试得到钢轨波磨及噪声主频,从而确定WTMD型号,并在重庆地铁1号线双碑至石井坡上行高架桥曲线段进行了安装及现场试验研究,对同一半径(R=545 m)曲线内钢轨安装WTMD区段与未安装WTMD区段进行对比测试,测试结果表明:安装WTMD后可以改善钢轨动力特性,在安装WTMD后车厢内1.5 m处噪声降低7.2 dBA;安装WTMD后钢轨在250~5 000 Hz频带内的阻尼特性得到明显改善,钢轨纵向振动衰减率分别在垂向和横向分别最大提升约28倍(3 150 Hz)和17倍(1 250 Hz);该改造段内钢轨波磨的特征波长为40 mm,433 d跟踪测试结束时未安装WTMD的钢轨表面粗糙度级最大超出TSI 3095:2010限值达28 dB,而安装WTMD段无明显钢轨波磨现象,安装WTMD能够有效抑制钢轨波磨的发展。

静音钢板的综合性能研究

静音钢板是在两块厚度为0.8 mm的钢板之间刮涂极薄的黏弹性阻尼层构成的约束阻尼结构,在兼顾良好钢板力学性能的同时能达到减振降噪的效果。研究静音钢板的复合损耗因数、可应用的温度区间、隔声量以及时域和频域等综合性能,结果表明:静音钢板阻尼层厚度为100μm时比厚度为50μm的结构有更优异的性能;使用温度在10℃～50℃区间内更有利于发挥结构的阻尼优势;最大隔声量可达到25 dB;振动在静音钢板中的传播时间极短且振幅颇小。

城市轨道交通的减振降噪措施

随着我国城市化进程的不断推进,社会各界对城市轨道交通的轮轨建设提出了更高的要求。要想有效地降低轨道交通产生的噪声,就必须从实际出发,探索一些行之有效的减振降噪方法,并在一定程度上提高轨道交通的轮轨铺设水平。因此,本文首先阐述了振动和噪声的产生与传播机理,并对其产生的原因进行了客观的分析,并对常用的轮轨减振和噪声进行了对比,从而大大提高了轮轨的减振和噪声。

屈曲约束支撑框架结构抗震性能分析

在框架结构的抗震设计中,纯框架结构具有很好的延性、耗能性能,但相对于结构的柔性和侧向刚度差;常规支架在弹性阶段具有较高的刚度,但是其延性、耗能性能较差,在承受地震、风荷载时,支架容易发生屈曲,从而导致结构失去承载力而发生断裂。屈曲约束支撑(BRB)克服了常规支撑的不足,具有较好的滞回性。分析和研究结果显示,采用屈曲约束支撑,不但可以增加框架的刚度,还可以改善框架的延性,使其在发生地震时首先发生屈曲,从而保证结构不受损坏,从而提高结构的抗震能力。

用防屈曲支撑改进混凝土框架-剪力墙结构抗震性能的设计研究

使用防屈曲支撑对一栋钢筋混凝土框架-剪力墙结构进行了消能减震设计,提高了抗震设防目标。介绍了经过多道优化设计的减震方案,并用等效线性法对此进行了结构计算,使用SAP2000N结构非线性有限元软件进行了时程分析。该工程所使用的防屈曲支撑、预埋件焊点经过了结构试验检测,设置防屈曲支撑的混凝土框架梁柱节点也经过了类似的结构试验考核。研究表明防屈曲支撑消能减震技术能与传统混凝土结构体系有机结合,成为提高结构抗震性能、改进结构性态的一种有效的技术选择。

约束阻尼混凝土板在汽机基础中间平台中的应用

根据汽轮发电机组的运行经验,中间平台的振动经常明显大于顶板的振动,减小中间平台的振动是工业环境振动控制的一个新课题.为了使汽轮发电机基础中间平台的振动有较明显的改进,进行了新型吸能的阻尼材料与混凝土相结合的复合板——约束阻尼混凝土板的研究工作.通过振动及噪声的对比试验,得出约束阻尼混凝土板与普通板的模态阻尼比相比,其值的变化随频率的不同而不同;约束阻尼混凝土板的阻尼效果与板的振动型式有着密切的关系;阻尼层板和普通板相比,有一定的降噪效果,最高可降噪15dB.证明该技术对管道传递到平台上的振动及其激发的噪声可以起到减振降噪作用,为今后在动力基础工程中推广应用新型减振降噪材料进行了有益的尝试.

某垃圾电厂振动筛基础减振研究

某垃圾电厂往复周期运动式锅炉振动筛,其基础属于动力设备基础.在试运行阶段,当一个电机频率升速时,支撑电机的混凝土立柱振动较大,至使设备无法继续升速而停止工作.华东电力设计院和青岛科而泰环境控制技术有限公司联合对该基础的振动进行了深入研究,通过理论计算探索基础振动的根源,提出解决振动的两个具体方案:1)加固原结构,使结构主自振频率避开机器工作频率;2)在结构立柱的顶面加2×2t调谐质量阻尼减振器(TMD),使振动能量耗散,从而减小振动位移.通过方案比选确定一个最优的方案,为电厂提供一个有效的解决方案,达到了预期的目的.可供类似工程借鉴和参考.