高速铁路32m简支槽形梁桥结构噪声分析

的应用 已很普 遍 。
平顺 ，车桥耦合动力分析模型如图 １ 所示 。 分别 建立 列车 动力方 程与 桥梁子 系统方 程 ，将 方 程联立 ，可 得到 车一桥耦 合 系统 的动力 方程
Ｉ Ｍｂ Ｘｂ ＋Ｃ ｂ Ｘｂ ＋Ｋｂ Ｘｂ — Ｆｂ
＋ Ｃ ｖ ＋ ｃ ｃ ） Ｘ ｖ ＋ Ｋ ｖ Ｘ ｖ — Ｆ ｖ ㈩
但 是 目前 对槽形 梁本 身振 动噪声 辐射 的研究 较 少 ，对应 用 于 高 速 铁 路 槽 形 梁 的 噪声 研 究 更 是 罕
见 。本文以高速铁路 ３ ２ ｍ 简支槽形梁桥为研究对 象 ，运用车桥耦合动力理论 ， 采用全过程迭代法进 行结构振动分析 ， 并结合基于 Ｈ ｅ ｌ ｍ ｈ ｏ ｌ ｔ ｚ 方程的间
中 图分 类 号 ：Ｕ４ ４ ８ ． １ ３ ：Ｕ４ ９ １ ． ９ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ４ ６ ３ ２ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ４ ． ０ ９
近 年来 国外 已发生 多起桥 梁振 动辐射 噪声危 害 人体 的事故 ［ １ ］ 。桥 梁 结 构 噪声 属 于 低 频 噪 声 ，能 够 轻易 穿越墙 壁等 障碍 物 。国 内外 学者对 桥梁结 构 噪声进 行 了理 论 与试 验 两方 面的研究 Ｌ ２ 。 。 。 槽 形梁 建筑 高度低 ，造 型轻巧美 观 ，腹板 可避 免轮轨 等 噪声 的直线传 播 ，具 有 隔噪声 的作用 ，因
式［ 】 。在 铁路 领 域 ，国外 最 早 报 道 的槽 形 梁 是 英 国于 １ ９ ５ ２年 建成 的罗 什尔 汉 铁路 桥 ，使 用 了跨 度 为４ ８ ． ６ ｍ 的 槽 形 梁 。 日本 的 荒 川 桥 、第 二 平 原 桥 、澳 大利 亚的 布里斯 班桥 、德 国的普罗 钦根 内卡 河桥等 ［ １ ］ 也 采用 了这 一 结 构 形 式 。 国 内铁 路 槽 形 梁 应用 主要有 怀 柔跨 京 丰 路 桥 、通 州跨 京 承 线 桥 ， 葛 水河 连续梁 桥等 。在城 市轨 道交通 领域 ，槽形 梁
式 中 ：Ｍｖ ，Ｃ ｖ ，Ｋｖ和 ｘｖ分别 是 单节 车 辆 的质 量 矩 阵 、阻尼 矩 阵 、刚度 矩 阵 和位 移 向量 ；Ｃ ｃ为 由 于 轮轨 间蠕 滑产 生 的 附加 阻 尼 矩 阵 ；Ｆ ｖ是 作 用 在 单 节车 辆 上 的 外 加 力 向量 ；Ｍｂ ，Ｃ ｂ ，Ｋｂ和 ｘｈ 分 别 为桥梁 子 系统 的质 量矩 阵 、阻尼矩 阵 、刚度矩 阵 和 位移 向量 ；Ｆｂ 为作 用在 桥梁 子系统 的力 向量 。
Ｊ ｕ ｌ ｙ ，２ ０ １ ５
高速 铁 路 ３ ２ ｍ 简 支 槽 形梁 桥 结构 噪声 分 析
李克冰 ， 张 楠 ，夏 禾 ，苏 伟 ，张 雷 ，马 广
１ ０ ０ ０ ４ ４ ； ３ ０ ０ １ ４ ２ ） （ １ ．北京交通大学 土木建筑工程学 院，北京 ２ ．铁道第三勘察设计 院集 团有 限公 司，天津 摘
小 ，距离每增大 ５ ｍ 声压 级平 均降低 １ ． ２ ～２ ． ５ ｄ Ｂ ；梁下区域距桥梁 中线 １ ５ ｍ 范围 内，行车侧声 场声 压级大 于 非行车侧 ，ｌ ０ ｍ处行车侧场点声压 级平 均大 １ ． ８ ７ ｄ Ｂ ，距桥梁 中线 ２ ５ ｍ范 围以外 ，行车侧声场声 压级小于非行
收稿 Ｅ ｌ 期 ：２ ０ １ ４ — ０ ５ — ２ ０ ；修订 日期 ：２ ０ １ ５ — ０ ５ — １ １
基金项 目：国家 “ 八六三”计划项 目 （ ２ ０ １ １ ＡＡ１ １ Ａ１ ０ ３ — ３ — ２ — １ ） ；高等学校博士学科 点专 项科研基金 资助项 目 （ ２ ０ １ ３ ０ ０ ０ ９ １ １ ０ ０ ３ ６ ） ；中央高 校基本科研业务费专项 资金资助 （ ２ ０ １ ４ Ｙ Ｊ ｓ ｏ ９ ８ ） 作者简介 ：李克冰 （ １ ９ ８ ８ 一） ，男，山东泰安人 ，博士研究 生。
车侧 ，３ ０ ｍ处行车侧场点声压级平均小 １ ． ４ ６ ｄ Ｂ；底 板的声压 贡献 系数 要 比腹板 和翼板 大的多 ，远场声 压主要 受底板 的影响 ；地面附近的噪声 基本 由底板产生 ；应 当有针对性 的采取措施改善结 构的振动 噪声性能 。 关键词 ：简支梁桥 ；槽 形梁 ；结构 噪声 ；间接边界元法 ；全过程 迭代 法 ；高速铁路
第３ ６ 卷， 第４ 期 ２ ０ １ ５年 ７月
文章编号 ：１ ０ ０ １ — ４ ６ ３ ２（ ２ ０ １ ５ ）０ ４ — ０ ０ ５ ２ — ０ ８
中 国 铁 道 科 学
ＣＨ Ｉ ＮＡ ＲＡＩ Ｌ Ｗ ＡＹ Ｓ Ｃ Ｉ ＥＮＣ Ｅ
Ｖｏ １ ． ３ ６ Ｎｏ ． ４
要 ：运用车桥耦合 动力理论并结合基 于间接边界元法的噪声分析方法 ，对高速铁路 ３ ２ ｉ Ｔ Ｉ 简支 槽形梁桥
结构噪声 的声辐射特性进行研究。结果表 明 ：简支槽形梁 的抗扭刚度小 ，抗扭性 能弱 ；６ ． ３ Ｈｚ 以下频率 的振动 噪声 主要 由梁体 的整体振动产生 ，６ ． ３ Ｈｚ以上频率的振动噪声 主要 由梁体构件 的局部振动产 生 ，振 动噪声受构 件 的局部振动影响显著 ，声压级峰值频率 为 ２ ５ Ｈｍ 横 桥 向，随着距桥 梁 中线距 离 的增 大 ，场点 声压级 逐渐变
此被 认 为 是 一 种 独 具 特 色 的环 保 型 桥 梁 结 构 形
接 边界元 方法 对槽形 梁桥 结构 振动 噪声 的声 场 分布
与 频谱成 分 以及各构 件 的声压 贡献度 进行研 究 。
１ 基于全过程迭代 的车桥系统动力分 析模型
列 车一 桥 梁动力 耦合 系统 可 以分 为列 车子 系统 和 桥梁子 系统 两部分 ，两 者通 过轮轨 接触 道不