高速铁路V字型减载式声屏障减载特性实验研究

摘要

高速铁路的发展日新月异，随之而来的噪音污染问题也越来越严重，给沿线居民的生活造成严重困扰。普通形式的声屏障虽有一定的降噪作用，但是当高铁列车通过时的列车风致气动载荷对其结构的稳定性和可靠性造成威胁，危害行车安全。V字型减载式声屏障具有较好的降噪和减载综合性能，成为解决上述问题的重要技术途径。本文针对V字型减载式声屏障的减载特性进行实验研究，可为准确评价其减载特性以及进一步优化设计提供依据。主要的研究内容如下:
　　搭建测试系统。针对测试的具体内容并根据相关的测试理论，对测试系统的软、硬件进行选型和调试，验证测试系统的可靠性，以满足现场测试的要求;
　　确定减载式声屏障减载特性现场测试的方案。为了有效地考察减载声屏障的减载特性，对测试方案进行了论证和修改，最终确定了能够达到实验目的测试方案，并基于此测试方案完成了现场测试;
　　从脉动压力角度研究了减载式声屏障减载特性。在时域范围内，定义“冲击强度”以及“压力减载率”作为评价指标，从声屏障表面脉动压力“头波”和“尾波”的波峰、波谷以及峰-谷差值角度研究了压力减载特性随车速、车型、空间距离等因素变化的规律及其沿垂直方向的变化规律。
　　从应变角度研究了减载式声屏障减载特性。在时域范围内，定义“应变变化率”和“应变减载率”作为评价指标，从声屏障H型钢立柱根部应变的“头波”、“尾波”角度对应变减载特性随车速、车型等参数的变化规律进行了研究;对比分析了普通声屏障与减载声屏障单元板根部应变波的形态与数值大小;研究了声屏障高度增加后减载率的变化规律;探究了空间距离对应变减载特性的影响。
　　从位移角度研究了减载式声屏障的减载特性。在时域范围内，定义“位移减载率”作为评价指标，研究了声屏障H型钢立柱顶部以及单元板中心处的位移量以及位移减载率随车速、车型等因素的变化规律;结合脉动压力以及应变减载率对减载式声屏障的减载特性进行了全面的对比分析。
　　在频域范围内，研究了脉动压力频谱随车速、车型以及空间位置的变化规律，确定了脉动压力影响较大的频率范围;对加速度信号进行了频谱分析，确定了声屏障立柱及其单元板的一阶固有频率，并与脉动压力的频谱特性进行了对比分析，判断了声屏障的振动情况，为减载特性的研究提供了必要的支持和补充。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 论文研究的背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 普通直立式声屏障数值模拟研究现状

1．2．2 普通直立式声屏障实验测试研究现状

1．2．3 减载式声屏障研究现状

1．3 课题的研究内容与目标

1．3．1 论文研究内容

1．3．2 论文的研究目标

2 测试系统及现场测试设计

2．1 测试系统的组成

2．1．1 测试系统的建立

2．1．2 测试系统的验证

2．2 信号采集和处理技术

2．2．1 信号采集技术

2．2．2 信号处理技术

2．3 现场测试概况

2．3．1 声屏障概况

2．3．2 测试车型

2．3．3 测点布置方案

2．3．4 减载特性评价指标

2．4 本章小结

3 V字型减载式声屏障脉动压力减载特性

3．1 车速对脉动压力减载特性的影响

3．1．1 冲击强度的速度特性分析

3．1．2 压力减载率的速度特性分析

3．2 车型对脉动压力减载特性的影响

3．2．1 车型对冲击强度的影响

3．2．2 车型对脉动压力减载率的影响

3．3 脉动压力减载特性的垂向变化规律

3．3．1 冲击强度沿垂向分布变化规律的分析

3．3．2 脉动压力减载率沿垂向分布变化规律的分析

3．4 声屏障与列车的距离对压力减载特性的影响

3．5 本章小结

4 V字型减载式声屏障应变减载特性

4．1 车速对应变减载特性的影响

4．1．1 应变变化率的速度特性分析

4．1．2 应变减载率的速度特性分析

4．2 车型对声屏障立柱根部应变减载特性的影响

4．2．1 车型对应变变化率的影响

4．2．2 车型对应变减载率的影响

4．3 声屏障高度对应变减载特性的影响

4．4 声屏障与列车的距离对应变减载特性的影响

4．4．1 声屏障与列车的距离对应变变化率的影响

4．4．2 声屏障与列车的距离对应变减载率的影响

4．5 声屏障单元板应变分析

4．6 本章小结

5 V字型减载式声屏障位移减载特性

5．1 声屏障单元板位移

5．2 声屏障H型钢立柱顶部位移及位移减载率

5．3 减载声屏障减载特性综合对比分析

5．4 本章小结

6 气动载荷和声屏障结构振动频域特性分析

6．1 脉动压力频谱分析

6．1．1 车速对脉动压力频谱特性的影响

6．1．2 车型对脉动压力频谱特性的影响

6．1．3 脉动压力频谱特性沿垂向的变化

6．2 声屏障振动位移的频域特性分析

6．2．1 声屏障立柱固有频率分析

6．2．2 声屏障单元板固有频率分析

6．3 本章小结

7 全文总结与展望

7．1 全文总结

7．2 工作展望

参考文献

作者简历

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