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城市轨道交通高架桥作为城轨交通中经济、实用、高效、安全的快速轨道交通模式,在城市轨道交通中所占比例越来越大。随着高架桥梁的快速发展,大跨度钢桥由于其跨越能力强、空间整体性好、抗扭刚度大等优点越来越受到城市轨道交通大跨高架桥设计者的青睐。由于城市规模的不断扩大,市内建设用地十分紧张,许多大跨钢桥需直接靠居民建筑而修建。因此,当列车通过钢桥时产生的噪声问题显著,对沿线居民生活产生较大影响。重庆千厮门大跨钢桥就是典型案例,该桥主梁为钢桁梁,由该桥产生的噪声问题频遭沿线居民投诉。由此可见,针对城市轨道交通大跨钢桥,提出桥梁结构声振预测方法、建立预测模型、探讨减振降噪控制策略具有重要理论意义和工程价值。本文针对既有城市轨道交通大跨度钢桁梁斜拉桥,开展了全面的声振预测及控制策略研究,主要工作和成果如下:(1)综述了大跨高架桥发展现状、指出大跨度钢桁梁桥声振问题严重并提出研究必要性,查阅国内外相关文献资料,对车致大跨度钢桁梁桥声振问题的研究现状及减振轨道、高分子阻尼材料控制策略的研究现状进行系统的归纳总结,为本文的研究内容和理论分析方法提供了方向、厘清了思路。(2)基于既有城市轨道交通大跨度钢桁梁桥,率先开展了现场振动及噪声测试,详细概述了测试大跨度钢桁梁斜拉桥、桥上运行车辆以及轨道结构等信息及参数,阐述了桥上振动测点、噪声测点布置情况,介绍了测试工况、测试仪器及振动噪声既有评价指标及标准,从时频域两方面分析了大跨度钢桁梁斜拉桥的振动传递规律和噪声辐射特性。(3)考虑多轮对相互作用情况下,合理简化了城市轨道交通列车、轨道及大跨度钢桁梁斜拉桥,结合板-梁混合有限元、统计能量分析原理建立了大跨度钢桁梁声振预测模型,基于现场实测数据验证了预测模型;从结构动柔度、轮轨动态作用力、力传递率及输入到桥梁的力四方面深入揭示了最初轮轨动态作用力传至轨道结构再到桥梁的荷载传递机理;计算了大跨度钢桁梁桥重要声辐射部件的声辐射效率、统计能量模型重要控制参数(模态密度、内损耗因子、耦合损耗因子)频带内分布特性;预测了大跨度钢桁梁振动能量、振动速度及加速度、噪声声压分布规律,分析了大跨度钢桁梁各构件的声贡献率。(4)介绍并简化了城市轨道交通高架桥常用普通埋入式轨道及减振轨道结构(梯形轨枕、减振垫浮置板、钢弹簧浮置板),研究了不同减振轨道结构的减振降噪机理;探讨了不同减振轨道对大跨度钢桁梁荷载传递特性及输入钢梁各构件振动能量的影响规律;分析了减振轨道结构对大跨度钢桁梁各构件振动速度分布特性及各场点噪声分布规律的影响;对比了不同减振轨道用于大跨度钢桁梁桥的减振降噪效果。(5)基于车致大跨钢桁梁声振预测模型,综合谱有限元法(SFEM)及统计能量法,建立了约束型高分子阻尼材料(CPDM)大跨度钢桁梁声振预测模型,详细分析了敷设CPDM对大跨钢桁梁重要控制参数影响机理及减振降噪效果,深入探讨了CPDM不同参数(阻尼层厚度、约束层厚度、敷设面积、高分子材料剪切模量、约束阻尼层材料)的影响规律。