縱向軌枕激振頻率分析

張 艷

(山東交通職業(yè)學(xué)院，山東 濰坊 261206)

0 前 言

“十三五”規(guī)劃以來(lái)，我國(guó)正在大力發(fā)展城市軌道交通建設(shè)，城市軌道列車在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲逐漸引起人們的關(guān)注。目前，市場(chǎng)存在若干種類的減振措施，其中浮置板軌道系統(tǒng)減振效果明顯，但橫向剛度小，列車運(yùn)行過(guò)程中橫向穩(wěn)定性和安全性相較縱向軌枕要小，而且縱向軌枕整體性好，施工方便，后期維修相對(duì)簡(jiǎn)單。因此，本文在縱向軌枕軌道系統(tǒng)減振原理和浮置板道床減振原理相同的基礎(chǔ)上，優(yōu)化縱向軌枕的減振參數(shù)，提高縱向軌枕的減振效果。

1 力學(xué)分析模型

為了提高縱向軌枕減振效果，本文在保持縱向軌枕原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在縱向軌枕上部增加橡膠混凝土蓋板，形成一種新型結(jié)構(gòu)的縱向軌枕。圖1為新型軌道系統(tǒng)模型簡(jiǎn)圖。

圖1 新型軌道系統(tǒng)模型簡(jiǎn)圖

根據(jù)達(dá)朗貝爾原理，計(jì)算新型軌道系統(tǒng)(如圖1所示)的最大位移，得到新型縱向軌枕軌道系統(tǒng)的振動(dòng)最大位移為：

(1)

傳到基底的力為：

(2)

2 減振效果分析

2.1 橡膠混凝土蓋板對(duì)新型軌道系統(tǒng)振動(dòng)影響

在縱向軌枕蓋板內(nèi)摻加橡膠粉粒徑為0、20、40、60、80、100、120目橡膠粉，表觀密度為1 030 kg/m3。以《浮置板軌道技術(shù)規(guī)范》(CJJ/T 191—2013)為研究依據(jù)，對(duì)新型縱向軌枕系統(tǒng)進(jìn)行理論分析。在相同外加荷載作用下，橡膠混凝土蓋板橡膠粉粒徑與新型軌道系統(tǒng)振動(dòng)位移關(guān)系如圖2所示。圖2中橫坐標(biāo)為橡膠混凝土蓋板橡膠粉粒徑大小，縱坐標(biāo)為新型縱向軌枕軌道系統(tǒng)垂向位移。

圖2 橡膠混凝土蓋板橡膠粉粒徑與新型軌道系統(tǒng)振動(dòng)位移關(guān)系

通過(guò)對(duì)圖2分析可知。

1)橡膠混凝土蓋板橡膠粉粒徑在20、40目時(shí)，新型縱向軌枕軌道系統(tǒng)豎向位移變化不明顯；橡膠混凝土蓋板橡膠粉粒徑在80、100目時(shí)，新型縱向軌枕軌道系統(tǒng)豎向位移變化明顯，但是仍然小于規(guī)范規(guī)定的3 mm；橡膠混凝土蓋板橡膠粉粒徑在100、120目時(shí)，新型縱向軌枕軌道系統(tǒng)豎向位移有減小趨勢(shì)。

2)橡膠粉粒徑過(guò)小或過(guò)大，對(duì)新型縱向軌枕軌道系統(tǒng)的減振效果影響越小，橡膠混凝土蓋板橡膠粉粒徑在80、100目時(shí)，新型縱向軌枕軌道系統(tǒng)減振效果明顯。

2.2 激振頻率對(duì)振動(dòng)影響

基于上述研究，選擇橡膠混凝土蓋板橡膠粉粒徑在80、100目進(jìn)行軟件模擬，選擇外界激振頻率為10～125 Hz對(duì)于新型縱向軌枕軌道系統(tǒng)影響，分析結(jié)果見圖3～4，曲線橫坐標(biāo)f為激振頻率值，縱坐標(biāo)u為傳入地基的力與激振力的比值。

圖3 激振頻率與激振力關(guān)系(80目)

圖4 激振頻率與激振力關(guān)系(100目)

通過(guò)分析可得以下結(jié)論。

1)新型縱向軌枕軌道系統(tǒng)的固有頻率在31.5 Hz左右，與傳統(tǒng)軌道系統(tǒng)相比提高6 Hz，固有頻率有明顯提高。

2)橡膠混凝土蓋板橡膠粉粒徑在80、100目，新型縱向軌枕軌道系統(tǒng)傳入地基中的振動(dòng)比值變化趨勢(shì)基本一致：在頻率低于30 Hz時(shí)，傳到地基中的振動(dòng)比值呈增加趨勢(shì)，當(dāng)頻率高于30 Hz時(shí)，傳入到地基中的振動(dòng)比值呈下降趨勢(shì)。

3 結(jié) 論

本文通過(guò)在保持原有縱向軌枕結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在上部增加橡膠混凝土蓋板，形成一種新型結(jié)構(gòu)的縱向軌枕軌道系統(tǒng)，借助理論研究，分析不同粒徑的橡膠混凝土蓋板對(duì)軌枕系統(tǒng)減振效果的影響，得出如下結(jié)論。

1)橡膠混凝土蓋板橡膠粉粒徑在80、100目時(shí)，新型縱向軌枕軌道系統(tǒng)減振最有利，可作為優(yōu)化后新型縱向軌枕軌道系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，為后續(xù)分析奠定基礎(chǔ)。

2)對(duì)橡膠混凝土蓋板橡膠粉粒徑在80、100目時(shí)進(jìn)行理論分析，分析激振頻率與傳入地基力的關(guān)系，得出優(yōu)化后縱向軌枕軌道系統(tǒng)固有頻率在31.5 Hz左右，屬于低頻范圍內(nèi)，對(duì)減振有利。

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