1、由于高速鐵路在我國(guó)快速的發(fā)展和橋梁結(jié)構(gòu)在我國(guó)高速鐵路線路中占比高等原因，高速列車通過(guò)高架橋梁時(shí)引起的橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)和噪聲輻射問(wèn)題已成為人們關(guān)注的行業(yè)熱點(diǎn)問(wèn)題之一。分析橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和噪聲輻射，對(duì)于確保橋梁使用與安全，提高乘坐舒適性，降低高速鐵路運(yùn)營(yíng)引起的振動(dòng)和噪聲對(duì)沿線居民和結(jié)構(gòu)建筑的影響有重要的理論價(jià)值和工程應(yīng)用價(jià)值。本文以高速鐵路簡(jiǎn)支箱梁橋?yàn)檠芯繉?duì)象，建立考慮軌道結(jié)構(gòu)參振的車橋垂向耦合振動(dòng)模型和高架箱梁橋結(jié)構(gòu)聲學(xué)分析模型以分析橋梁結(jié)構(gòu)

2、的振動(dòng)和噪聲輻射。
　　本研究首先建立高速列車車輛-軌道-橋梁耦合動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。將車輛看作具有10自由度的多剛體系統(tǒng)，推導(dǎo)出車輛系統(tǒng)的動(dòng)柔度；扣件系統(tǒng)和CA砂漿層用線性彈性阻尼單元模擬。將鋼軌看作無(wú)限長(zhǎng)Timoshenko梁、軌道板簡(jiǎn)化為自由-自由的Euler梁、橋梁簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支Euler梁，從而將軌道-橋梁相互作用系統(tǒng)簡(jiǎn)化為疊合梁模型，再利用動(dòng)柔度的思想求得軌道-橋梁相互作用系統(tǒng)疊合梁模型的動(dòng)柔度；隨后進(jìn)一步將軌道板簡(jiǎn)化為四邊自由的

3、kirchhoff薄板模型，用有限元方法建立橋梁結(jié)構(gòu)的有限元模型，從而建立了三維的軌道-橋梁相互作用系統(tǒng)。通過(guò)輪軌相互作用關(guān)系將車輛子系統(tǒng)和軌道-橋梁相互作用系統(tǒng)耦合成車輛-軌道-橋梁耦合動(dòng)力學(xué)模型。然后利用高速列車車輛-軌道-橋梁耦合動(dòng)力學(xué)模型，求解輪軌幾何不平順激勵(lì)下的垂向輪軌動(dòng)態(tài)相互作用力和軌道、橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。又利用虛擬激勵(lì)法分析了輪軌隨機(jī)不平順激勵(lì)下軌道和橋梁結(jié)構(gòu)的隨機(jī)振動(dòng)。最后利用有限元/邊界元法，以輪軌幾何不平順激勵(lì)

4、下的垂向輪軌動(dòng)態(tài)相互作用力作為載荷，求解橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，再以橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)為邊界條件分析橋梁結(jié)構(gòu)的噪聲輻射特性。
　　本研究表明：橋梁結(jié)構(gòu)的整體振動(dòng)模態(tài)主要集中在低頻段；在較高的頻域范圍，橋梁主要以局部振動(dòng)模態(tài)為主，且主要以翼板的陣型為主。板殼單元能夠很好的反映包括頂板、腹板、底板的局部模態(tài)陣型，因此適合用于橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)及噪聲輻射分析。隨著頻率的增加，鋼軌的垂向動(dòng)柔度幅值大于軌道板的動(dòng)柔度幅值，軌

5、道板的動(dòng)柔度幅值大于橋梁的動(dòng)柔度幅值。整個(gè)頻率范圍內(nèi)，鋼軌的動(dòng)柔度相位角始終處于負(fù)值，而軌道板與橋梁的動(dòng)柔度相位變化比較復(fù)雜，特別是在1000Hz以上隨著頻率的增加呈現(xiàn)較為明顯的震蕩趨勢(shì)。鋼軌振動(dòng)沿縱向的衰減率變化較簡(jiǎn)單，在1000Hz以下衰減較明顯而在1000Hz以上衰減較小，軌道板和橋梁的振動(dòng)沿縱向的衰減率變化較復(fù)雜。在車速為250km/h時(shí)，在輪軌幾何不平順激勵(lì)下或在德國(guó)低干擾譜及Sato譜激勵(lì)下，車體的垂向振動(dòng)加速度主要集中在1

6、0Hz以下的低頻段。鋼軌垂向振動(dòng)加速度主要集中在500~3500Hz頻段，特別是1000Hz左右，而在低頻段很??；軌道板的垂向振動(dòng)加速度主要集中300Hz~1500Hz的中高頻段；橋梁垂向振動(dòng)加速度主要集中在300Hz以下的低頻段，在300Hz以上幾乎為零。鋼軌吸振器在其前兩階共振頻率附近對(duì)軌道-橋梁相互作用系統(tǒng)的垂向振動(dòng)產(chǎn)生較明顯的影響，其他頻段幾乎不產(chǎn)生影響?？傮w上，鋼軌吸振器對(duì)鋼軌的振動(dòng)影響是最大的，對(duì)軌道板的影響次之，對(duì)高架橋梁

7、的影響最小。橋梁結(jié)構(gòu)噪聲的聲場(chǎng)分布在橋面上方較橋梁底板下方更有規(guī)律性，且橋面上方聲場(chǎng)聲壓總體上也較橋梁底板下方的大；隨著離橋梁結(jié)構(gòu)的距離增加，聲場(chǎng)場(chǎng)點(diǎn)的聲壓值減小，且聲場(chǎng)分布也越來(lái)越復(fù)雜。在低頻段，聲場(chǎng)分布較簡(jiǎn)單，隨著頻率的增加聲場(chǎng)分布也越來(lái)越復(fù)雜，在高頻區(qū)域，聲場(chǎng)分布出現(xiàn)分層現(xiàn)象?？傮w上而言隨著場(chǎng)點(diǎn)距離橋梁結(jié)構(gòu)距離的增加，聲壓減小，特別是在70Hz左右以下頻段，這種變化趨勢(shì)呈現(xiàn)較明顯的線性關(guān)系；各場(chǎng)點(diǎn)聲壓在50Hz左右達(dá)到最大值；隨著