浮置板轨道结构振动力学特性分析的研究

北京交通大学

硕士学位论文

浮置板轨道结构振动力学特性分析的研究

姓名：***

申请学位级别：硕士

专业：环境工程

指导教师：***

20061201

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铺设无缝线路，减少钢轨接头，可大大减少地铁振动源强。

（２）扣件减振措施

扣件除了能固定钢轨，阻止钢轨的纵向和横向位移，防止钢轨倾覆外，还能提供适量的弹性，具有较好的减振效果。目前，国内地铁通常采用的扣件型式主要有ＤＴＩ型～嗍型、ｗＪ－２型和单趾弹簧扣件等，这些扣件主要用于一般减振

要求的路段，其减振性能较ＤＴＩ型有明显改善、减振效果能提高２。８∞。

在减振要求较高的地段常采用轨道减振器扣件。目前，常用的有科隆蛋减振器（可减少３—５ｄＢ）、改进型科隆蛋减振器（可减少７—８阳）和新型减振弹性扣件．例如德国科隆、美国华盛顿、法国巴黎、上海、新加坡地铁均采用了科隆蛋型减振器扣件，减振效果显著．如图２－１、２－２所示。

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图２－２科隆蛋型扣件

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国内外城市轨道交通减振降噪技术研究进展综述

⑤梯子型无碴轨道结构

这种轨道结构是基于普通钢筋混凝土轨枕、法国双块式轨枕、普通板式轨道、框架式板式轨道这四种轨下基础形式结合开发出来的一种轨道结构，既能在有碴轨道上铺设，也能与基础结合在一起成为无碴轨道．梯子型无碴轨道是日本铁道综合技术研究所（如ｕ）开发的，曾在美国的Ｅｆｊ町线上进行了３６．２ｔ大轴重考验实验，取得成功，在日本的城市轨道交通系统中已经开始应用嘲．浮置板式梯子型无碴轨道如图２－５所示．

试验表明梯子型轨道具有很好的承载能力和横向、纵向稳定性。无碴梯子型轨道，特别是高架桥上无碴梯子型轨道具有自重轻、低振动、易维修、造价低、提高桥梁抗震能力等突出优点，是无碴轨道技术的重大突破，并有可能取代板式轨道．特别是浮置板式梯子型轨道具有自重轻、造价低廉、减振效果极佳的优点，其中在５∞Ｉｋ频域附近，振动噪声降低高达３∞Ｂ田。

图２－５浮置式梯子型无碴轨道

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＠博格式无碴轨道

德国博格公司开发的具有减振系统的特殊预制轨道板，可用于有隔振要求的地段。该系统是特殊预制板的厚度加大，以提供减振系统所需的大质量。这种特殊预制板的底面铺有一层橡胶垫，起到弹簧作用。当线路附近有降噪要求时，可在博格轨道板上铺设预制的吸声材料，最多可降低５ｄＢ左右旧。如图２．６所示：

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图２－６减振降噪博格型无碴轨道

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⑦雷达型无碴轨道

德国弗莱德尔公司开发的雷达型无碴轨道于１９７２年铺设于德国比勒菲尔德至哈姆的一段线路上，以雷达车站而命名．雷达２０００型，成为钢筋连接的双埋入式轨道，其混凝土承载层改成平板。其噪声吸收系统仅安装在轨道设施表面，就可以达到减振降噪的要求。板做成沟槽便于无碴轨道的排水．还开发了用于减少列车振动对周围环境影响的质量弹簧隔振系统，安装在道床上部结构之间，可使地面上不再感觉到通过轨道结构和土壤传输的轨道交通振动ｍ。如图２－７所示；

图２．７铺有噪声吸收系统的雷达２０∞型无碴轨道

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图２＿８华盛顿地铁第二代浮置板

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（２）预制式浮置板式轨道结构

预制式浮置板式轨道结构已被美国的巴尔的摩、亚特兰大和加拿大的多伦多等城市使用。多伦多交通系统（１１℃）的预制式浮置板式轨道结构于１９４７年研制，用于箱形截面隧道，为单独预制的混凝土板，厚度３００ｎ蛐、宽３．２ｍ、重量２．５ｔ。每一块浮置板支承在４个橡胶支座上，侧垫和端部垫板提供横向和纵向支承。

浮置板式轨道结构按照板下弹性阻尼元件可分为橡胶支承浮置板和弹簧支承浮置板两种：

．。（１）橡胶支承浮置板

按橡胶支承方式可分为整体支承、线性支承、分布式支承浮置板三种。三种支承方式要求的轨道结构高度和隧道开挖深度不同．

整体支承在瑞士日内瓦、法国的格勒诺布尔、西班牙的马德里、意大利的米兰、罗马、德国的慕尼黑、法国的南特、里昂、斯特拉斯堡、西班牙的巴伦西亚地铁和德国、比利时、意大利、奥地利、瑞士铁路中采用，其优点是构造简单，施工速度快，施工误差小，隧道仰拱（基底）和道床受力均匀，支承面积达，可以很好地抵抗轨道纵向力和横向力，缺点是橡胶材料用量大，可维修性差。其隔振效果在２０ｄＢ左右。

线性支承在德国的波恩、多特蒙德、埃森、慕尼黑地铁中采用，其优点是较整体支承节省材料，轨道结构的固有频率较低。其隔振效果在２５ｄＢ左右。

分布式支承在德国的波恩、汉堡、慕尼黑、纽伦堡、美国的亚特兰大、加拿大的多伦多、新加坡、我国香港和广州地铁中采用。其特点是抵抗轨道纵向力和横向力的能力差，为了限制变形，必须使剪切模量、弹性模量、垫板厚度、垫板大小十分匹配，但是如果设计合理，轨道结构的固有频率低，减振效果较好，维

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图４＿６广州地铁轮对、转向架、悬挂系统集成模型

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（４）车体模型的建立

一个ＡＤＡＭＳ瓜ａｉｌ的标准车体模型由下列对象组成：

①一个定义为车体的物体．

②一个没有质量只有车体几何图形的物体。

③上面两个物体之间的一个固接约束副。

Ａ１）ＡＭｓ瓜ａｉｌ创建车体时采用系统参考坐标系，并设定方向为伊、矿、０。。车体的几何图形与物体之间可以有垂向偏移量，但两者的方向一致。在局部参考坐标系下指定质心ＣＭ的位置。质心ＣＭ的方位与车体相同。在模板建立器中创建车体元件，可以指定下列参数：参考坐标系，定义车体位置及其几何图形的位置：

质心ＣＭ相对于车体的位置；车体的质量和惯性参数；车体几何图形的垂向偏移量。

根据广州地铁车体相关参数（表４４），建立车体模型，如图钾所示：