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基于相干分析的高速铁路桥梁结构噪声源识别研究

刘孝寒  
【摘要】:近年来我国高速铁路得到了迅猛发展,其带来噪声污染问题也越来越受关注。由于其低频特性,桥梁结构噪声具有跨越障碍物能力强、不易衰减等特点,目前还没有针对桥梁结构噪声的有效防治措施,因此有必要研究桥梁结构局部振动的噪声辐射机理,识别出主要噪声源,为桥梁结构减振降噪提供理论基础和技术支持。 本文利用以相干分析为基础的噪声源识别方法,针对成灌高铁一座高架桥的振动与噪声综合试验的实测数据,讨论了桥梁结构振动的噪声辐射机理,对桥梁结构噪声的噪声源识别问题作了详细的计算分析,主要研究内容如下: 1)归纳总结了主要噪声源识别方法的特点和适用范围,给出了桥梁结构声辐射效率的理论知识,根据高速铁路桥梁结构的特点确定了频谱分析与相干分析相结合的噪声源识别方法; 2)系统介绍了频谱分析法、常相干分析、偏相干分析的方法和流程,分析了最优频响函数的计算和最优线性条件输入系统的迭代求解,编制了相应的Matlab程序,并利用算例验证了利用偏相干函数进行噪声源识别的有效性; 3)通过分析箱梁横截面振动与噪声实测数据的时域和频域特点,讨论了箱梁结构局部振动的振动特性和噪声辐射机理,定性给出了结构噪声和综合噪声的各自影响区域,引出了现行噪声评价标准对低频结构噪声的评价存在的不足; 4)通过频谱分析和相干函数相结合分析桥梁结构振动与近表面噪声得到振动与噪声的频谱特性和相干关系,分析了速度大小、行车轨道、箱梁截面位置等因素对桥梁结构振动与噪声的频谱特性和相干关系的影响; 5)通过条件谱和偏相干函数的求解,基于偏相干分析对桥梁结构噪声做了噪声源分离与识别,由重相干函数的分析得到结构噪声的影响区域,得到箱梁横截面上各部位局部振动所辐射的结构噪声对梁侧环境噪声的各自独立贡献值及其频谱特性。 综合分析表明,相干分析结合频谱分析的噪声源识别方法可以较好地分离识别结构噪声各源的贡献和频谱特性,可以指导针对桥梁结构噪声的减振降噪措施。


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