汽车荷载作用下结构耦合振动响应与隔振对策研究

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随着城市空间的进一步开发,市政道路与大型综合体建筑物合建的复合体系愈来愈多地出现,市政道路疾驰的汽车带来了振动、噪声超限等问题,同时汽车的低频振动对人体舒适度产生了不可忽视的影响,因此合建建筑物体系采用减隔振措施势在必行。本文以广州市番禺区万博商务中心核心区万惠一路与地下空间合建建筑为工程背景,通过数值模拟与现场振动测试,对汽车荷载作用下的结构耦合振动、浮置板道路的隔振性能及车辆荷载作用下的振动舒适度等问题进行了深入研究。研究成果可为钢弹簧浮置板道路的进一步应用以及市政道路合建建筑物的车致振动研究提供参考。主要工作如下:1、建立车辆系统动力学方程及浮置板系统动力学方程,基于车轮处的力平衡与位移相容耦合关系联立系统动力学方程,采用Newmark-β法分离迭代求解振动响应;通过AR自回归模型法借助MATLAB进行路面不平度的数值模拟,得到A~C级不平度车速变化工况下的时域数据;通过程序验证车辆结构耦合振动算法,跨中最大挠度、位移冲击系数等与文献结果相符,车辆结构耦合振动算法具有良好的精度与可靠性。2、建立汽车-浮置板-地下空间结构耦合的ANSYS有限元模型,首先进行浮置板隔振道路的模态分析,进一步地通过浮置板隔振道路谐响应分析得到地基反力幅频特性及力传递率幅频特性,同时对隔振器弹簧刚度及阻尼的参数化影响进行研究。最后采用双轴密贴车辆模型基于位移接触法建立瞬态动力学分析模型,考虑隔振前后、道路不平度高低、车速大小等参数影响,设置浮置板、顶板、负一层处振动观察点对加速度、位移等动力响应进行提取分析。3、钢弹簧浮置板隔振道路的现场振动试验,在浮置板安装前后进行了隔振前后工况的跑车激励振动测试,采用四类市政道路常见车辆通过变化车速、轴重进行系统激振,布置浮置板、顶板、负一层楼板、砼柱、剪力墙加速度测点及负一层楼板处噪声测点,通过基频、时程曲线、标准傅里叶频谱、1/3倍频程谱、插入损失等对隔振效果进行评估。4、楼板振动舒适度与环境振动分析,通过振动加速度峰值、Z振级、结构噪声等对负一层地下大型商场存在的车致人体振动舒适度及环境振动问题进行了研究,在隔振前后对比分析了楼板振动舒适度、环境振动与结构噪声。
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