周期性轨道缺陷态研究

柯文华， 李 祥， 魏 晓

(1. 高速铁路线路工程教育部重点实验室，四川成都 610031； 2. 西南交通大学土木工程学院， 四川成都 610031)

近些年我国轨道交通快速发展，列车运行速度和密度都在不断提高，轮轨之间的相互作用也随之不断加剧，由此引起的环境振动与噪声问题逐渐进入人们的视野，得到越来越多的重视。轨道作为一种向上承载列车荷载、向下传递轮轨作用力的结构，它的振动传递特性在解决轨道交通引起的环境振动与噪声问题中显得尤为重要。

为了方便施工与养护维修，轨道通常被设计成一种周期性结构，最明显的就是扣件呈现一定距离的周期性排列。以钢轨-扣件系统为研究对象，可将钢轨考虑成周期支撑梁模型，将最小的周期单元称为元胞，轨道结构的元胞如图1所示。

图1 周期轨道结构

近代固体物理学研究发现周期结构具有重要的物理特性，即衰减域特性，又称之为振动带隙特性：当振动在周期结构中传播时，某些频率范围内的振动不能通过，则这些频率段称之为带隙或禁带；而某些频率范围内的振动可以通过，称之为通带[1]。

由于轨道结构存在周期性，而周期结构又具有带隙特性，因此有许多学者以周期结构带隙理论来研究轨道结构的振动特性。

西南交通大学王平老师在文献[2]中运用传递矩阵方法和Bloch理论，通过Matlab编程计算，发现在周期性支撑的轨道结构中存在带隙。易强利用U变换法计算2种具有无限长周期轨道特征的轨道模型在静荷载作用下的精确解[3]。……