刘文武,赵才友等:预制式浮置板轨道隔振器/剪力铰设计参数优化研究

文摘   科学   2024-12-23 10:37   湖南  
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研究亮点

为减小列车通过板缝时车轨振动响应、提升预制式浮置板轨道减振性能,以某地铁预制式浮置板轨道为例,采用ABAQUS有限元软件建立列车-预制式浮置板轨道-隧道刚柔耦合动力学模型,计算预制式浮置板总支撑刚度恒定的条件下隔振器纵向间距2.4/1.8/1.2 m、横向间距1.84/1.64/1.44/1.24 m、剪力铰数量为3/4/5、布置形式为中置式/侧置式/上置式时车辆、浮置板轨道、隧道壁源强振动响应。通过对比分析各工况浮置板板端位移及隧道壁源强振动响应,提出了预制式浮置板隔振器布置、剪力铰布置的优化建议


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研究方案
2.1模型介绍及验证

图1  车辆-浮置板轨道-隧道耦合模型


(a) 车体模型总体示意图;(b) 车辆细部关节示意图

图2  地铁A型车多刚体模型

(a) 左轨高低不平顺;(b) 右轨高低不平顺;(c) 短波不平顺功率谱密度;(d) 中长波不平顺功率谱密度

图3  实测轨道高低不平顺


(a) 轨道振动实测时域结果;(b) 轨道振动仿真时域结果;(c) 隧道壁源强振动加速度级1/3倍频图

图4  轨道振动实测与仿真结果对比


2.2隔振器优化研究

(a) 工况1;(b) 工况2;(c) 工况3
图5  隔振器纵向布置示意图

图6  浮置板板端位移

图7  隧道壁振动1/3倍频图

图8  浮置板板端位移

图9  隧道壁振动1/3倍频图

2.3剪力铰优化研究

(a) 工况1:3个剪力铰;(b) 工况2:4个剪力铰;(c) 工况3:5个剪力铰
图10  不同数量剪力铰的布置方式

图11  浮置板板端位移

图12  隧道壁振动1/3倍频图

(a) A型布置:上置式;(b) B型布置:中置式;(c) C型布置:侧置式

图13  不同剪力铰布置位置示意图


图14  浮置板板端位移


图15  隧道壁振动1/3倍频图


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研究结论

1)在预制式浮置板总支撑刚度恒定的情况下,适当增加隔振器的数量,可以降低浮置板板端位移,提高行车平稳性,同时不显著增加隧道壁源强振动

2)在1.24~1.84 m范围内,随着隔振器横向间距的增加,板端位移、隧道壁源强振动出现先减小后增大的趋势,隔振器横向间距应存在一个最优值

3)随着预制式浮置板剪力铰数量的增加,浮置板板端位移和源强振动均逐渐降低;但降低幅度亦有所下降,剪力铰对板端位移、源强振动的抑制作用应存在一个上限

4)在预制式浮置板轨道剪力铰数量不变的情况下,布置形式为上置式和侧置式时板端位移要小于中置式


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作者简介

通信作者赵才友,博士,西南交通大学土木工程学院教授,博士生导师,主要从事轨道交通振动与噪声控制、轨道交通轨道结构、动力学领域和智能运维的教学和研究工作;E-mail:zcy848279@163.com

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