高速铁路插板式声屏障结构动力学性能分析2010.pdfVIP

· 其 他 · 高速铁路插板式声屏障结构动力学性能分析 周晓斌 (铁道第三勘察设计院集团有限公司机械环工处 ，天津 300142) 摘 要 ：根据高速列车典型气动压力作用形式，对高速铁路声 随着列车速度 、声屏障与列车距离等因素的不 同而不 屏障结构动力学性能进行分析。结果表明，当高速铁路声屏障 同，根据仿真计算以及 国外相关工程实际及试验表明， 柱间距较小时。板材宜采用金属等轻质材料 ；当高速铁路声屏 高速列车在运行至声屏障处对周围空气的扰动形成的 障柱间距较大时，宜采用钢筋混凝土等重质材料。 脉动压力的频率约为3～5Hz。 关键词 ：高速铁路 ；声屏障 ；动力学 ；分析 中图分类号 ：U214．5 文献标识码 ：A 负压力峰值 文章编号 ：l004—2954(2009)06一O135一O2 高速铁路声屏障技术不同于普速铁路。当列车高 速行驶时，对周围空气产生扰动而产生脉动的气压力， 这种脉动气压力作用在高速铁路两侧的声屏障上，就 图2 高速列车车头气动压力分布 会形成很大的压、吸动力荷载。如果声屏障结构设计 不合理 ，其结构固有频率与高速列车脉动气压力 的频 率相接近，则会引起很大的动力响应，从而导致声屏障 结构破坏。因此声屏障结构设计不仅要 有 良好的吸 声降噪性能 ，同时也要具有 良好的动力学性能。 图3 高速列车典型气动压力分布 1 高速铁路插板式声屏障结构形式 3 声屏障结构动力学性能分析 插板式声屏障结构主要 由钢立柱和吸(隔)声板 组成，如图 l所示。钢立柱通过预埋螺栓与桥梁遮板 (1)声屏障结构振动现象分析 连接，吸(隔)声板插入钢立柱 内。 系统由外界持续激励引起 的振动称为强迫振动。 最常见的外激励是简谐激励作用 ，对于简谐激励下单 自由度系统的强迫振动 ，激励力可表示为 声屏障单元板 F(t)=Fsintot (1) 式中，F 为干扰力的力幅； 为干扰力频率 ；t为时间。 H钢立柱 塑茎重 对于单 自由度系统 ，最常见的如弹簧质量系统，强 遮扳 预埋u形高强螺栓 迫振动的运动方程可写为 图 1 插板式声屏 障构造 +2sC：w 戈 + ∞2 = lJ__sintot (2) ， 2 高速列车典型气动压力分布 式中， 为系统固有频率；为阻尼比。 在定常激励力作用下 ，系统 的稳态 响应可 以表 当高速列车运行经过声屏障时，列车车头将会产 示为 生如图2所示典型 的气动压力分布。从 图 2可