核心提示:本文首次提出了新型曲线型预应力混凝土声屏障结构,并把新近的超短束预应力技术应用于这类整体式声屏障的结构设计。按照高速铁路声屏障结构设计的要求,制作了四个足尺预应力声屏障试件(其中包括两个曲线等截面预应力声屏障、两个曲线变截面预应力声屏障),并对其进行了低周反复试验研究。根据试验结果得出结论:曲线型预应力声屏障可以应用于高速铁路的桥梁结构,其力学性能能够满足高速铁路的受力和使用要求,研究成果可供高速
高速列车作为环保、快捷、安全的交通工具,成为各国优先发展的交通设施。然而,在列车车速达到一定数值后,会有许多空气动力学问题产生。随着列车的速度越来越快,其施加给声屏障的气动压力与气动吸力也越来越大。
以前,声屏障设计的主要控制因素是为达到降噪要求的吸隔声目标值,而未充分考虑列车风脉冲动力(简称脉动力)对结构设计的影响。然而,声屏障结构在脉动力的作用下会发生破坏(尤其是混凝土声屏障易发生开裂)。因此,需要对脉动力进行分析研究,并据此设计出性能更好的声屏障。
高速铁路声屏障的脉动力的计算分析是目前该领域的国际性难题。
本文运用CFD(computing fluiddynamics)中的Phoenics软件对作用在声屏障上的脉动力进行了数值模拟仿真分析计算,得到了典型脉动力时程曲线,并对影响脉动力大小的主要因素:列车速度、轨道中心线至声屏障距离、车头形式等,进行了较为深入的分析研究,得到了脉动力的分布规律;并将计算结果同相关规范做了比较,通过比较发现本文的脉动力计算结果和相关规范取值较为接近,且两者脉动力大小随着影响因素改变后的变化规律也是相似的。
本文首次提出了新型曲线型预应力混凝土声屏障结构,并把新近的超短束预应力技术应用于这类整体式声屏障的结构设计。按照高速铁路声屏障结构设计的要求,制作了四个足尺预应力声屏障试件(其中包括两个曲线等截面预应力声屏障、两个曲线变截面预应力声屏障),并对其进行了低周反复试验研究。根据试验结果得出结论:曲线型预应力声屏障可以应用于高速铁路的桥梁结构,其力学性能能够满足高速铁路的受力和使用要求,研究成果可供高速铁路声屏障工程设计应用。
同时,还借助ANSYS有限元软件对预应力筋的位置和数量进行了优化分析,从而实现声屏障的优化设计。
最后,对声屏障的抗疲劳性能进行了理论分析研究,给出了相应的设计建议。