新型橡胶隔振器浮置板轨道结构参数设计及环境振动评价

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随着我国城市轨道交通的大量建设和投入使用,在满足城市高效快捷的出行需求的同时也产生了新的振动噪声污染源。新型橡胶隔振器浮置板轨道具有隔振效率高、顶升方便、便于检修等优点,并在国外铺设试验线取得了良好的隔振效果,但目前橡胶隔振器浮置板设计缺乏针对我国城市轨道交通的适应性研究,因此还需对这种新型浮置板结构进行进一步设计研究。本文在收集国内外城市轨道交通常见减隔振措施的使用状况和研究国外新型橡胶隔振器结构及试验线试验效果的基础上,应用有限元软件ANSYS对浮置板结构自振频率进行分析,再对其结构强度进行检算,从而设计出新型橡胶隔振器浮置板系统的动力学参数;之后使用有限元软件ANSYS/LS-DYNA分析了行车条件下新型橡胶隔振器浮置板系统的动力学响应;最后运用Abaqus有限元分析软件结合无限边界理论建立三维隧道—土体耦合模型研究地铁引起的环境振动传播规律并评价橡胶隔振器浮置板系统的隔振效果,计算结果表明:(1)浮置板系统的模态频率随垂向支承刚度的减小而减小,随浮置板质量的增大而减小;通过提高浮置板质量、增加隔振器排布间距、降低隔振器支承刚度可以有效提高橡胶隔振器浮置板系统隔振效率:但上述做法可能对结构安全、耐久性产生不利影响。(2)通过对橡胶隔振器浮置板强度的检算,并考虑经济因素,推荐选择使用:橡胶隔振器垂向刚度12.5 kN/mm,隔振器间距2.5m的布置方案。(3)浮置板的隔振器结构使车辆通过时产生的振动能量不能有效的转递到隧道地基内,同时隔振器阻尼又不足以完全消耗该部分能量,因此浮置板地段的车体、钢轨和轨道结构的振动情况会大于普通整体道床区域;(4)从时域和频域两个角度分析,新型橡胶隔振器浮置板均能达到很好的隔振效果;在德国高干扰不平顺条件下,系统的隔振幅度达到了28.91 dB,短波不平顺条件下,系统的隔振幅度达到了17.53 dB。
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