减振型CRTSⅢ板式无砟轨道振动性能研究

发布时间：2017-10-13 11:35

  本文关键词：减振型CRTSⅢ板式无砟轨道振动性能研究

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【摘要】：为支撑我国高铁技术走向海外的战略和解决高速列车运行引起的振动及噪声等环境问题,开展对我国拥有自主知识产权的CRTS-Ⅲ型无砟轨道减振特性的探究具有重要的工程应用意义。本文以减振型CRTS-Ⅲ无砟轨道为研究对象,运用振动理论和车辆一轨道垂向耦合动力学理论,分别建立了二维叠合梁轨道结构频域分析模型和实体三维车辆-轨道-过渡段垂向耦合时域分析模型,并运用有限元软件ANSYS和ANSYS/LS-DYNA进行了计算分析,对频域内减振型CRTS-Ⅲ无砟轨道振动传递特性和该型无砟轨道路基隧道过渡段处动力特性进行了研究。首先,依据减振型CRTS-Ⅲ无砟轨道的结构组成及特点,采用有限元理论中的不同单元对轨道结构各个组成部分进行合理地简化,建立了三维实体轨道结构模型和三层叠合梁平面轨道结构模型,分别运用了模态分析和谐响应分析,计算结果表明了轨道结构关键设计参数中的扣件刚度对其固有频率影响较小,轨道板厚度和减振橡胶垫层面刚度对其固有频率影响较大；以传递函数(导纳)为评价指标,分析了频域内减振垫层参数对减振无砟轨道振动传递特性的影响,减振垫层面阻尼的大小主要影响共振峰值处响应的衰减,减振垫层面刚度主要影响其隔振频率段的分布。其次,以隔振率为评价指标,基于振动理论,先后研究了扣件参数、轨道板参数、减振垫层参数和路基参数对减振型无砟轨道系统隔振效率的影响。计算结果表明扣件参数对轨道系统隔振率影响较小,轨道板参数、减振垫层参数和路基参数的变化对轨道系统隔振率均有影响,利用对比分析法,从提高减振轨道系统隔振效率的角度出发,研究确定了减振垫层的合理面阻尼范围为0.1 MN·s/m3～0.25 MN·s/m3,在保障行车安全的前提下优先采用面刚度值较小的减振橡胶垫层。最后,基于车辆-轨道系统动力学理论,将减振垫层合理地力学简化,用弹簧—阻尼单元模拟减振橡胶垫层,建立车辆-减振型无砟轨道-过渡段垂向耦合振动空间模型,采用显示动力学进行求解,计算结果表明减振型CRTS Ⅲ无砟轨道路隧过渡段处可考虑采用分级过渡的方式,刚度比设置宜不超过2；过渡段以钢轨挠度变化率为控制指标,从保障行车安全和减小过渡段维修工作量的角度出发,建议过渡段的设计长度为25m-30m。
【关键词】：无砟轨道 减振 传递函数 隔振率 钢轨挠度变化率
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U213.244
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 概述11-19
• 1.1 课题研究的背景和意义11
• 1.2 无砟轨道隔振和减振技术11-16
• 1.2.1 钢轨减振12
• 1.2.2 扣件减振12-13
• 1.2.3 道床减振13
• 1.2.4 轨道结构减振13-16
• 1.3 无砟轨道隔振减振研究现状16-18
• 1.3.1 振源强度控制措施16-17
• 1.3.2 传播途径控制措施17
• 1.3.3 建筑物振动控制措施17-18
• 1.4 本文主要研究内容18-19
• 第2章 无砟轨道减振机理及性能评价指标19-24
• 2.1 减振机理19-20
• 2.2 隔振的分类20
• 2.3 无砟轨道减振的基本原理20-23
• 本章小结23-24
• 第3章 减振型CRTSⅢ板式无砟轨道结构的模态分析24-34
• 3.1 动力分析计算原理及方法24-25
• 3.1.1 计算原理24
• 3.1.2 模态分析理论24-25
• 3.2 减振型CRTSⅢ板式无砟轨道结构25-26
• 3.3 板式无砟轨道模态分析的有限元计算模型26-28
• 3.3.1 计算参数的选取26-27
• 3.3.2 计算模型的建立27-28
• 3.4 关键设计参数对减振型CRTSⅢ板式无砟轨道自振频率的影响28-33
• 3.4.1 减振橡胶垫层刚度的影响28-31
• 3.4.2 轨道板厚度对模态的影响31-32
• 3.4.3 扣件刚度对模态的影响32-33
• 本章小结33-34
• 第4章 减振型CRTSⅢ板式无砟轨道系统谐响应分析34-60
• 4.1 导纳的基本定义34-35
• 4.2 导纳特性基本分析35-36
• 4.3 轨道系统导纳分析36-51
• 4.3.1 减振型CRTSⅢ板式无砟轨道结构垂向振动传递特性分析37-44
• 4.3.2 减振垫层面刚度对轨道结构振动传递特性的影响44-47
• 4.3.3 减振垫层面阻尼对轨道结构振动传递特性的影响47-49
• 4.3.4 普通轨道与减振型轨道结构振动传递特性对比分析49-51
• 4.4 轨道系统参数对减振轨道结构隔振率的影响51-59
• 4.4.1 扣件刚度的影响53
• 4.4.2 扣件阻尼的影响53-54
• 4.4.3 轨道板厚度的影响54-55
• 4.4.4 轨道板密度的影响55
• 4.4.5 橡胶垫层刚度的影响55-56
• 4.4.6 橡胶垫层阻尼的影响56-58
• 4.4.7 路基面刚度的影响58
• 4.4.8 路基阻尼的影响58-59
• 本章小结59-60
• 第5章 减振型CRTSⅢ板式无砟轨道过渡段动力分析60-71
• 5.1 过渡段刚度匹配分析60-66
• 5.1.1 过渡段刚度差对车辆与轨道结构的动力影响62-65
• 5.1.2 过渡段的刚度匹配65-66
• 5.2 过渡段沉降差对车辆与轨道结构的动力影响66-70
• 5.2.1 过渡段不平顺的选取67-68
• 5.2.2 过渡段合理长度的确定68-70
• 本章小结70-71
• 结论与展望71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-77

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 任娟娟;赵华卫;李潇;邓世杰;徐坤;;减振CRTS Ⅲ型板式无砟轨道路隧过渡段动力分析[J];西南交通大学学报;2016年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 任勃;减振型CRTSⅢ板式无砟轨道试验研究[D];西南交通大学;2016年

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本文编号：1024660