一种公路过江隧道水下振动噪声预测方法技术

本发明专利技术公开了一种公路过江隧道水下振动噪声预测方法,具体如下：首先，根据交通流量统计获得不同工况的车流分布，建立各个车道的随机车辆模型；然后，建立精细的三维隧道结构‑土体有限元模型，并模拟土层的无限域边界条件；其次，基于车辆‑隧道‑土体耦合振动模型并考虑初始水压力的影响进行车致隧道‑土体动力响应分析；接下来，建立水‑土体流固耦合声学有限元模型，将车致土体振动响应结果通过傅里叶变换转到频域并映射到流体和土体耦合面，作为声学模型的振源；最后通过声学有限元‑完全匹配层方法求解隧道振动引起的水下噪声。本发明专利技术方法能够用于公路过江隧道水下振动噪声的准确预测，为濒危水下生物的噪声影响评估提供理论依据。

【技术实现步骤摘要】
一种公路过江隧道水下振动噪声预测方法
本专利技术涉及一种公路过江隧道水下振动噪声预测技术,属于交通

技术介绍
随着城市的发展和交通运输需求的增长，越来越多的过江隧道正在修建和规划中。在速调运营期间，行驶的车辆会引起隧道结构振动，结构振动经过土体的传播会产生较大的水下辐射噪声。涉水工程所产生的水下噪声对水下生物尤其是濒危物种造成极大的伤害。以长江江豚为例，其被世界自然保护联盟列为“极危级”，导致其数量急剧下降的原因之一便是涉水工程等造成的振动噪声污染。此外，很多过江隧道穿过濒危物种自然保护区，如深中通道（中海白海豚自然保护区）、建宁西路过江通道（长江江豚自然保护区）等，这使得过江隧道的水下振动噪声问题变得更为显著。过江隧道的水下振动噪声对濒危物种的影响引起了相关部门和专家学者的高度重视，但是由于涉及到复杂的结构-水-土流固耦合振动分析和声固耦合分析，国内外鲜有关于隧道水下振动噪声研究的报道，由于水下噪声测试容易受到船舶等其它声源的干扰，而简化的理论公式无法准确模拟随机车流引起的振动噪声，隧道引起的水下振动噪声特性、辐射机理和影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种公路过江隧道水下振动噪声预测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）根据交通流量统计获得通过公路过江隧道的车流分布情况，根据每个车道的车流量、车速、车辆密度、各车道的车流量比和各车道车速度比建立各个车道的随机车辆模型，并生成自由流、密集流和拥挤流三种随机车流工况；/n（2）建立三维隧道结构-土体有限元模型，根据各土层地质勘测资料计算土层的动弹性模量，根据土层剪切波速和分析频率设置土体模型范围，并模拟土层的无限域边界条件；/n（3）在三维隧道结构-土体有限元模型上施加静水压力荷载，计算获得初始静应力场并将之作为模型的边界条件，生成路面粗糙度样本，采用数值方法在时域范围求解随机车流工况下...

【技术特征摘要】
1.一种公路过江隧道水下振动噪声预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）根据交通流量统计获得通过公路过江隧道的车流分布情况，根据每个车道的车流量、车速、车辆密度、各车道的车流量比和各车道车速度比建立各个车道的随机车辆模型，并生成自由流、密集流和拥挤流三种随机车流工况；
（2）建立三维隧道结构-土体有限元模型，根据各土层地质勘测资料计算土层的动弹性模量，根据土层剪切波速和分析频率设置土体模型范围，并模拟土层的无限域边界条件；
（3）在三维隧道结构-土体有限元模型上施加静水压力荷载，计算获得初始静应力场并将之作为模型的边界条件，生成路面粗糙度样本，采用数值方法在时域范围求解随机车流工况下的车辆-隧道-土体耦合振动响应；
（4）建立水-土体流固耦合声学有限元模型，将时域的车致土体振动响应通过傅里叶变换转到频域，并将频域的振动响应映射到流体和土体耦合面，作为声学模型的振源边界条件；
（5）在流体模型外层采用完全匹配层来模拟声学无限边界，设置关注的声场点位置，基于声学有限元-完全匹配层方法并结合步骤（4）中的振源边界条件求解隧道振动引起的水下噪声频谱。


2.如权利要求1所述的公路过江隧道水下振动噪声预测方法，其特征是：所述步骤（1）中，根据设计车速来设定自由流、密集流和拥挤流的最大车速，车速与车流密度之间采用指数函数来模拟，车间距采用对数函数来模拟，各工况的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓东，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32