摘要：以高速铁路插板式声屏障为研究对象，介绍插板式声屏障的设计概况，以及作用于声屏障的自然风荷载与高速列车脉动风荷裁的特性。详细分析了声屏障在自然风，脉动风、以及二者叠加荷载作用下的声屏障立柱顶点位移的变形情况。结果表明自然风荷载是声屏障结构设计时必须要考虑的因素。脉动风作用下声屏障各立柱顶点的位移峰值具有延迟性，在倒数第二根立柱位移峰值达到最大。最后通过自然风和脉动风叠加荷载的作用分析，发现声屏障立柱顶端的位移变化要小于二者单独作用时声屏障立柱顶端位移叠加之和。在进行声屏障设计时，要有一定的安全储备，以最不利组合进行设计。
关键词：高速铁路；插板式声屏障；风荷载；立柱顶端位移
目前我国开通运营的高速铁路最高时速350公里/小时，武广高速铁路，京津城际铁路，郑西客运专线三条，试验速度最高可达394.2公里/小时，这是我国目前最快的有轨列车。目前世界上唯一一条投入商业营运的上海磁悬浮铁路最高速度可以达到432公里/小时，不过由于线路太短，平均速度只有不到300公里/小时。随着列车运行速度的提高，铁路周边环境的噪声污染越来越受重视，在铁路附近设置声屏障是我国目前运用最多的降噪方式。声屏障所受的荷载工况为自然风荷载和脉动风荷载等的作用。在沿海地区，自然风荷载己成为威胁声屏障安全的首要因素[1-2]。高速列车在经过声屏障时，声屏障结构会受到瞬间的压、吸作用力的冲击。国内外己发生多起声屏障受到破坏的案例。这就使得声屏障进行设计时要充分保障声屏障的安全性能。
目前,国内在对列车风致脉动力的数值模拟方面已经取得一定的进展[3]，而对在自然风荷载作用下的声屏障的研究资料相对较少，基本处于理论计算阶段，对于数值模拟的研究尚未展开。本文利用通用有限元分析软件ANSYS，建立八跨声屏障的有限元模型。对列车脉动风与自然风荷载作用下的高速铁路声屏障立柱顶端位移进行数值模拟，并对叠加荷载作用下的声屏障立柱顶端变形进行分析。
1 模型的建立
研究表明，只要基本结构单元一定,声屏障的固有频率值与基本结构单元的数目无关.因此可以把无线长的声屏障简化为有限的几段基本单元来计算, 使得几乎不可能计算的庞大的计算模型得以简化而得到精确的计算结果[4] 。通过详细分析计算，发现八跨结构单元(将两根H型钢立柱及固定在中间的多块声屏障单元板称为(一跨结构单元)计算时可忽略行波效应的影响，即当第一跨结构单元受到脉动风压作用时，第四跨(中间)结构单元几乎没有响应。所以ANSYS计算模型中将无限长的声屏障简化为八跨结构单元 。
作者：罗文俊