縱向軌枕激振頻率分析

張 艷

(山東交通職業學院，山東 濰坊 261206)

0 前 言

“十三五”規劃以來，我國正在大力發展城市軌道交通建設，城市軌道列車在運營過程中產生的振動和噪聲逐漸引起人們的關注。目前，市場存在若干種類的減振措施，其中浮置板軌道系統減振效果明顯，但橫向剛度小，列車運行過程中橫向穩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，后期維修相對簡單。因此，本文在縱向軌枕軌道系統減振原理和浮置板道床減振原理相同的基礎上，優化縱向軌枕的減振參數，提高縱向軌枕的減振效果。

1 力學分析模型

為了提高縱向軌枕減振效果，本文在保持縱向軌枕原有結構基礎上，在縱向軌枕上部增加橡膠混凝土蓋板，形成一種新型結構的縱向軌枕。圖1為新型軌道系統模型簡圖。

圖1 新型軌道系統模型簡圖

根據達朗貝爾原理，計算新型軌道系統(如圖1所示)的最大位移，得到新型縱向軌枕軌道系統的振動最大位移為：

(1)

傳到基底的力為：

(2)

2 減振效果分析

2.1 橡膠混凝土蓋板對新型軌道系統振動影響

在縱向軌枕蓋板內摻加橡膠粉粒徑為0、20、40、60、80、100、120目橡膠粉，表觀密度為1 030 kg/m3。以《浮置板軌道技術規范》(CJJ/T 191—2013)為研究依據，對新型縱向軌枕系統進行理論分析。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振動位移關系如圖2所示。圖2中橫坐標為橡膠混凝土蓋板橡膠粉粒徑大小，縱坐標為新型縱向軌枕軌道系統垂向位移。

圖2 橡膠混凝土蓋板橡膠粉粒徑與新型軌道系統振動位移關系

通過對圖2分析可知。

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

2)橡膠粉粒徑過小或過大，對新型縱向軌枕軌道系統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，新型縱向軌枕軌道系統減振效果明顯。

2.2 激振頻率對振動影響

基于上述研究，選擇橡膠混凝土蓋板橡膠粉粒徑在80、100目進行軟件模擬，選擇外界激振頻率為10～125 Hz對于新型縱向軌枕軌道系統影響，分析結果見圖3～4，曲線橫坐標f為激振頻率值，縱坐標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系(80目)

圖4 激振頻率與激振力關系(100目)

通過分析可得以下結論。

1)新型縱向軌枕軌道系統的固有頻率在31.5 Hz左右，與傳統軌道系統相比提高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傳入地基中的振動比值變化趨勢基本一致：在頻率低于30 Hz時，傳到地基中的振動比值呈增加趨勢，當頻率高于30 Hz時，傳入到地基中的振動比值呈下降趨勢。

3 結 論

本文通過在保持原有縱向軌枕結構基礎上，在上部增加橡膠混凝土蓋板，形成一種新型結構的縱向軌枕軌道系統，借助理論研究，分析不同粒徑的橡膠混凝土蓋板對軌枕系統減振效果的影響，得出如下結論。

1)橡膠混凝土蓋板橡膠粉粒徑在80、100目時，新型縱向軌枕軌道系統減振最有利，可作為優化后新型縱向軌枕軌道系統相關參數，為后續分析奠定基礎。

2)對橡膠混凝土蓋板橡膠粉粒徑在80、100目時進行理論分析，分析激振頻率與傳入地基力的關系，得出優化后縱向軌枕軌道系統固有頻率在31.5 Hz左右，屬于低頻范圍內，對減振有利。

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