空沟、填充沟屏障隔振性能研究.pdf
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1、Open Journal of Acoustics and Vibration 声学与振动声学与振动,2023,11(2),39-47 Published Online June 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/ojav https:/doi.org/10.12677/ojav.2023.112005 文章引用文章引用:黄伟,杜林林,王进沛,王辛.空沟、填充沟屏障隔振性能研究J.声学与振动,2023,11(2):39-47.DOI:10.12677/ojav.2023.112005 空沟、填充沟屏障隔振性能研究空沟、填充沟屏障隔振性能研究
2、 黄黄 伟,杜林林,王进沛,王伟,杜林林,王进沛,王 辛辛 国机集团科学技术研究院有限公司,国机集团工程振动控制技术研究中心,北京 收稿日期:2023年5月2日;录用日期:2023年5月31日;发布日期:2023年6月8日 摘摘 要要 对空沟、填充沟屏障隔振进行了较为系统地研究,对比研究了空沟沟长、沟宽及沟深变化对隔振性能的对空沟、填充沟屏障隔振进行了较为系统地研究,对比研究了空沟沟长、沟宽及沟深变化对隔振性能的影响,并对填充沟不同填充材料的隔振性能差异进行了研究,对实际工程中的屏障隔振设置及参数优化影响,并对填充沟不同填充材料的隔振性能差异进行了研究,对实际工程中的屏障隔振设置及参数优化具有
3、一定的指导作用。具有一定的指导作用。关键词关键词 空沟空沟,填充沟填充沟,隔振性能隔振性能 Study on the Vibration Isolation Performance of Open Trench Barrier and Filled Trench Barrier Wei Huang,Linlin Du,Jinpei Wang,Xin Wang SINOMACH Research Center of Engineering Vibration Control Technology,SINOMACH Academy of Science and Technology Co.,Ltd
4、.,Beijing Received:May 2nd,2023;accepted:May 31st,2023;published:Jun.8th,2023 Abstract The vibration isolation of open trench barrier and filled trench barrier is systematically studied,the influence of the change of length,width,and depth of open trench barrier on the vibration iso-lation performan
5、ce is compared,and the difference of vibration isolation performance of different filling materials of filled trench is studied,which has a certain guiding role for the barrier vibra-tion isolation setting and parameter optimization in practical engineering.黄伟 等 DOI:10.12677/ojav.2023.112005 40 声学与振
6、动 Keywords Open Trench Barrier,Filled Trench Barrier,Vibration Isolation Performance Copyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 随着我国城市化进程越来越快,轨道交通等引起
7、的环境振动问题日益突出,给人们的正常生活和工作带来了严重的困扰。屏障隔振是一种针对振动波传播途径采取的隔振措施,具有隔振效果好、适用范围广的特点,在实际中已经得到了广泛的运用1 2 3 4。此外,大型工业装备产生的振动会对工业建筑产生扰动,会对邻近的办公、居住以及精密设备等产生影响,需采取有效的振动控制措施,屏障隔振是解决振动传播路径控制的重要手段。本研究基于粘弹性边界的三维土体,开展了空沟、填充沟相关参数变化的隔振性能研究。2.场地与隔振沟模型场地与隔振沟模型 某三维土体场地,宽 40 m,长 80 m,土层共分 6 层,总厚度 74 m,土体参数见表 1。场地表面有一简谐激励,F=1 10
8、4sint N,=2f,f=80 Hz。由于场地土体具有无限大的特点,波在传播过程中会向无限远处发散,但建立有限元模型时,并不能将土体取无限大,必须截取部分土体进行计算分析。此时,振动波传至该边界时并未衰减到足够小,若边界处理为常用的固定边界,振动会在界面上产生反射,可能导致计算结果失真。因此,为了消除波的反射影响,通常的做法是用能够吸收波的人工边界代替固定边界5 6 7。三维一致粘弹性边界中,单元的等效剪切模量和弹性模量的计算公式如下:TGGhR=(1)()()1121NGEhR+=(2)式中:G 为等效剪切模量,E为等效弹性模量,R 为波源至人工边界距离,h 为边界单元的厚度,为等效泊松比
9、。等效泊松比计算公式如下:()222102=(3)式中:NT=,N和T分别为法向和切向修正系数,对于三维模型,N和T分别取为 2/3 和 4/3。采用有限元软件对土体进行动力分析时,需要对土体进行离散化处理,离散后的土体可能产生低通和频散两种不利的效应。但当单元尺寸足够小时,该效应引起的误差可以忽略不计。相关研究指出,当单元长度 l=smin/12(smin为最小剪切波长)时,可以得到足够的精确结果;当 l=smin/6 时,除接近振源点 0.5smin处外,其余位置也能保证计算的精度。考虑装备以及交通荷载等,振动响应一般关心频率为4200 Hz,单元尺寸取 0.30.8 m 可以满足计算需求
10、,考虑到模型计算效率因素,土体网格尺寸应适当放Open AccessOpen Access黄伟 等 DOI:10.12677/ojav.2023.112005 41 声学与振动 大,可取为 3 m 以下。Table 1.Parameters of different layers of soil 表表 1.土层参数表 层数 厚度(m)土层名称 纵波(m/s)横波(m/s)动弹性模量(MPa)动剪切模量(Mpa)动泊松比 密度(kg/m3)1 19 一般沉积粉质黏土 697 226 279.73 101.13 0.44 2010 2 6 粉质黏土 1244 307 525.61 188.5 0.
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