轨道-箱梁结构振动传递的模型试验研究

关键词: 轨道‐箱梁；模型试验；振动响应；支座；隔振
中图分类号 U441；U213.2 文献标志码 A 文章编号 1004-4523（2021）01-0072-08
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DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2021.01.008
引言
由 于 城 市 高 架 桥 梁 的 大 规 模 的 应 用 ，混 凝 土 桥 梁引起的结构振动噪声问题越来越严重。混凝土桥 梁结构振动会产生桥梁结构噪声。桥梁结构噪声频 率 低 、衰 减 慢 ，长 期 处 于 此 环 境 中 对 人 体 健 康 有 极 大 危 害 。 ［1‐2］ 桥 梁 振 动 是 桥 梁 噪 声 之 源 ，因 此 ，对 桥 梁 结 构 的 振 动 传 递 特 性 进 行 研 究 ，找 寻 桥 梁 结 构 的 减 振 降 噪 措 施 ，具 有 重 要 的 现 实 意 义 。 列 车 荷 载 在 高 架 桥 梁 结 构 上 运 行 时 ，产 生 的 桥 梁 结 构 振 动 沿 着 轨 道 、桥 梁 及 路 基 等 进 行 传 递 ，振 动 较 大 时 ，会 对 各 结 构 造 成 破 坏 ，危 害 列 车 行 车 安 全 。 国 内 外 众 多 学 者 通过仿真和现场实测等手段对桥梁车致振动做了大 量 的 研 究 ，得 到 了 很 多 可 靠 的 结 论 。 文 献［3］通 过 现 场 锤 击 试 验 ，验 证 了 模 型 结 构 的 可 靠 性 ，并 研 究 了 高 速铁路 32 m 简支箱梁振动传递特性。文献［4］通过 在 轨 道 交 通 高 架 桥 梁 现 场 试 验 ，研 究 了 混 凝 土 箱 梁 中 高 频 振 动 传 递 特 性 。 文 献［5］通 过 在 高 架 桥 梁 现 场 试 验 ，研 究 了 高 架 桥 梁 轨 道 结 构 减 振 性 能 。 文 献［6］通 过 对 高 速 列 车 作 用 下 槽 型 梁 进 行 动 力 试 验 ， 研 究 结 果 对 于 桥 梁 行 车 设 计 ，保 证 列 车 动 力 作 用 下 桥 梁 及 行 车 安 全 ，具 有 实 际 的 意 义 。 文 献［7］通 过 现 场 试 验 ，对 曲 线 梁 桥 振 动 响 应 进 行 了 研 究 ，研 究 结 果
原型结构 1
原型结构为京沪高铁常用的 32 m 无砟轨道箱
收稿日期 2019-04-19；修订日期 2019-06-18
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摘要: 以京沪高铁常用的 32 m 无砟轨道箱梁结构为原型进行了模型试验，其中模型为轨道‐箱梁结构。根据 1/10 的 几 何 相 似 比 ，介 绍 了 试 验 模 型 各 结 构 的 设 计 与 制 作 过 程 ，荷 载 激 励 由 激 振 器 施 加 。 试 验 结 果 表 明 ：轨 道 板 振 动 在 500‐1024 Hz 频段内衰减缓慢，底座板和顶板振动在 0‐1024 Hz 频段内衰减较快；振动由顶板传递至翼缘板的过程中 衰减最小，腹板其次，振动由顶板传递至底板的过程中衰减最大；腹板和底板振动在 0‐1024 Hz 频段内中高频段衰减 快。在 0‐1024 Hz 频段内，轨道板振动沿纵向衰减很小；在 670‐1024 Hz 频段内，底座板振动在跨中至四分之一截面 的范围内衰减很大，在四分之一至端部截面的范围内衰减较小。在 700‐1024 Hz 频段内，翼缘板振动在跨中至四分 之 一 截 面 的 范 围 内 衰 减 较 大 ，在 四 分 之 一 至 端 部 截 面 的 范 围 内 衰 减 较 小 。 支 座 刚 度 值 对 轨 道 ‐箱 梁 跨 中 结 构 振 动 有 一 定 影 响 ，但 影 响 很 小 。 支 座 刚 度 值 对 隔 振 有 一 定 影 响 ，具 体 影 响 与 分 析 频 段 有 关 。
第 34 卷第 1 期 2021 年 2 月
振动工程学报
Journal of Vibration Engineering
Vol. 34 No. 1 Feb. 2021
轨道-箱梁结构振动传递的模型试验研究
欧开宽，罗 锟，雷晓燕
（华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心，江西 南昌 330013）
目 前 ，国 内 外 学 者 在 铁 路 桥 梁 结 构 振 动 噪 声 的 研 究 中 ，采 用 混 凝 土 箱 梁 相 似 模 型 研 究 箱 梁 结 构 振 动 噪 声 问 题 的 相 对 较 少 ，通 过 模 型 试 验 研 究 的 也 相 对较少。本文基于京沪高铁常用的 32 m 无砟轨道 箱 梁 结 构 ，对 无 砟 轨 道 箱 梁 结 构 进 行 了 模 型 试 验 。 介 绍 了 模 型 试 验 中 的 箱 梁 、底 座 板 及 轨 道 板 等 的 设 计 与 制 作 过 程 ，通 过 量 纲 分 析 法 推 导 了 模 型 结 构 与 原 型 结 构 之 间 的 相 似 关 系 ，并 以 激 振 器 施 加 的 简 谐 荷 载 为 激 励 ，研 究 了 模 型 结 构 在 荷 载 作 用 下 的 振 动 传递规律及支座对振动的影响。通过轨道‐箱梁模 型 试 验 ，研 究 结 果 可 为 反 演 至 箱 梁 原 型 结 构 究 提 供 一 定 依 据 ，所 采 用 的 方 法 对 桥 梁 结 构 振 动 与 声 辐 射 实验研究具有一定参考作用。
对列车过桥具有一定的指导意义。学者们不仅通过 现 场 测 试 ，还 通 过 模 型 试 验 等 方 法 进 行 分 析 研 究 。 文 献［8］基 于 箱 梁 模 型 ，对 铁 路 混 凝 土 箱 梁 的 结 构 性 能 及 破 坏 状 态 进 行 了 研 究 。 文 献［9］建 立 了 风 洞 模 型 试 验 ，研 究 了 结 构 参 数 对 大 跨 度 悬 索 桥 吊 索 等 的 振 动 影 响 。 文 献［10］利 用 大 型 振 动 平 台 ，通 过 模 型 试 验 ，研 究 了 隧 道 软 岩 洞 口 段 减 震 的 措 施 。