1.一种车桥耦合作用的组合箱梁桥振动噪声分析方法,其特征在于:包括如下步骤:S1、建立高速铁路钢混组合箱梁桥的列车-轨道-桥梁耦合振动模型,并基于Matlab语言以及Ansys有限元软件编制列车-轨道-桥梁的耦合振动仿真分析程序;S2、建立高速铁路钢混组合箱梁桥中低频噪声预测模型,对桥梁结构的低频辐射噪声进行数值模拟,得出桥梁结构的低频噪声辐射规律;S3、建立高速铁路钢混组合箱梁桥中高噪声预测模型,对桥梁结构的中高频辐射噪声进行数值模拟,得出桥梁结构的中高频噪声辐射规律;S4、结合步骤S1-S3中建立的模型,对高速铁路钢混组合箱梁桥振动噪声的影响参数进行分析,并得出分析结果;其中,所述步骤S1具体为:S11、建立车辆动力学模型,该列车模型包含8节车辆编组,每节车辆包括一个车体、两个转向架和4个轮对,且每节车厢包括10个自由度;S12、建立轨道动力学模型,该轨道模型包括自密实混凝土层、混凝土轨道板、混凝土底座板、钢弹簧扣件、钢轨部件;S13、建立桥梁有限元模型,通过Apdl有限元软件中建立桥梁模型,并对桥梁结构的动力学行为进行数值模拟;S14、建立轮轨相互作用模型,并通过Hertz非线性接触模型,对垂向轮轨力进行计算;S15、将轨道不平顺定作为激励源,并确定轨道不平顺的波长范围为0.04-85m;S16、根据步骤S11-步骤S13中建立的桥梁、车辆和轨道模型,得出列车-轨道-桥梁耦合大系统的动力学方程;S17、通过计算机仿真软件和有限元软件,编制列车-轨道-桥梁耦合动力学数值仿真分析程序模型,并求解,并对程序运行的结果进行验证;其中,步骤S17中列车-轨道-桥梁耦合大系统的动力学方程为:式中,C、K、M分别为系统的阻尼、刚度和质量矩阵;Z为系统广义位移向量;下标B、V、R分别代表桥梁系统、车辆系统以及轨道系统;F为系统的外荷载向量。
2.根据权利要求1所述的一种车桥耦合作用的组合箱梁桥振动噪声分析方法,其特征在于:在步骤S17中,采用50倍的异步长加载倍率进行列车-轨道-桥梁系统的动力学仿真计算,即列车与轨道系统仿真分析步长取为0.1ms,桥梁有限元瞬态响应分析步长取为5ms。
3.根据权利要求1所述的一种车桥耦合作用的组合箱梁桥振动噪声分析方法,其特征在于:单节车辆的运动方程为:式中,M V 为单节车辆的质量矩阵;K V 为单节车辆的刚度矩阵;Z V 为单节车辆的竖向位移列矩阵;F V 为单节车辆的垂向轮轨力列矩阵;由于阻尼矩阵与刚度矩阵具有类似的内容形式,因此,只需要用阻尼系数c替换中的刚度系数k即可。
4.根据权利要求1所述的一种车桥耦合作用的组合箱梁桥振动噪声分析方法,其特征在于:轨道动力学模型的运动方程为:M R 为总体质量矩阵;K R 总体刚度矩阵;Z R 轨道总体位移矩阵;C R 轨道的阻尼矩阵;式中, 、 为阻尼系数, 为阻尼比, 、 分别为自振圆频率。
5.根据权利要求1所述的一种车桥耦合作用的组合箱梁桥振动噪声分析方法,其特征在于:轨道不平顺时,轮轨力F W 的表达式为: 。
6.根据权利要求1所述的一种车桥耦合作用的组合箱梁桥振动噪声分析方法,其特征在于:所述步骤S2具体包括:(1)建立介质静止、均匀,声波小振幅的情况下,理想流体中的波动方程;(2)建立频域下,计算外场噪声辐射的Helmholtz方程,并得出声学边界条件和三维自由声场的格林函数表达式;(3)使用LMS Virtual.Lab Acoustics软件,得出列车荷载激励下的低频噪声辐射模型的模拟方法。
7.根据权利要求1所述的一种车桥耦合作用的组合箱梁桥振动噪声分析方法,其特征在于:所述步骤S3具体包括:(1)建立使用SEA法模拟桥梁结构的中高频噪声的理论公式,以及得出板件声辐射效率、模态密度、损耗因子的定义;(2)通过傅里叶变化和倍频程处理,对轮轨力与扣件力进行了详细对比分析,以及得出确定桥面板外激励力的方法;(3)建立在软件中进行中高频噪声辐射数值模拟的具体步骤,对不同板件对不同场点的声辐射贡献量进行分析。
8.根据权利要求1所述的一种车桥耦合作用的组合箱梁桥振动噪声分析方法,其特征在于:所述步骤S4中对高速铁路钢混组合箱梁桥振动噪声的影响参数包括腹板厚度、底板厚度、车速、车道数量以及底板材质。