Karakterisering av tåginducerade aerodynamiska laster på bullerskärmar

Bullerskärmar måste installeras längs höghastighetsbanor för att skydda boende i närheten av spåren från buller som orsakas av trafik med höghastighetståg.

Bakgrund

Bullerskärmar behöver installeras längs höghastighetståg för att skydda närliggande invånare från ljudföroreningar som orsakas av höghastighetståg. Med ökande tåghastigheter tenderar den aerodynamiska laster att öka för bullerskärmar vilket påverkar den dynamiska responsen och framför allt spänningsvidder för utmattning. För att uppfylla kraven på säkerhet och hållbarhet är det därför viktigt att den aerodynamiska lasten, och i synnerhet, den dynamiska faktorn är korrekt. Existerande modeller och beräkningsmetoder är lämpliga vid relativt låga hastigheter behöver anpassas till nya förutsättningar såsom högre hastigheter och större antal lastcykler. Trots att forskning har bedrivits i andra länder på området går det tyvärr att överföra till svenska järnvägar då svenska tåg har en annan geometrisk utformning och framförs i andra hastigheter.

Syfte & mål

Syftet med detta projekt är att förbättra strukturell utformningen och utmattnings bedömning av bullerskärmar för järnvägar

Målen är att analysera de aerodynamiska laster som verkar på bullerskärmar för att validera, och potentiellt, modifiera befintliga beräkningsmodeller; att utföra den dynamisk finita elementanalys för bullerskärmar och att föreslå en dynamisk förstoringsfaktor för praktisk design; och slutligen, att förbättra underlaget för utmattningsbedömningen av bullerskärmar med hänsyn till antalet lastcykler och spänningsvidder.

Fakta

Sponsor: BBT (BBT-2019-022)

Tidslinje: 05–2022 to 05–2025

Huvudutredare: Gabriel Sas

Teammedlemmar: Chao Wang, Jaime Gonzalez, Yongming Tu, Dongyun Liu

Spridning

Journalpapper:

1. Liu D, Wang C, Gonzalez-Libreros J, Tu Y, Elfgren L, Sas G. A review on aerodynamic load and dynamic behavior of railway noise barriers when high-speed trains pass. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics [Internet]. 2023;239. Available from: https://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:ltu:diva-98162 Länk till annan webbplats.
2. Liu D, Wang C, Gonzalez-Libreros J, Guo T, Cao J, Tu Y, et al. A review of concrete properties under the combined effect of fatigue and corrosion from a material perspective. Construction and Building Materials [Internet]. Elsevier; 2023;369. Available from: https://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:ltu:diva-95539 Länk till annan webbplats.
3. Liu D, Wang C, Gonzalez-Libreros J, Tu Y, Elfgren L, Sas G. Modified calculation model of train-induced aerodynamic pressure on vertical noise barriers considering the train geometry effect. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics [Internet]. 2024;249. Available from: https://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:ltu:diva-101567 Länk till annan webbplats.
   has context menu

Konferenspapper:

1. Liu D, Wang C, Gonzalez J, Enoksson O, Höjsten T, Tu Y, et al. Numerical simulation of train-induced aerodynamic pressure on railway noise barriers. In: XII International Conference on Structural Dynamics, Delft, Netherlands, July 2-5, 2023 [Internet]. 2023. Available from: https://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:ltu:diva-101565 Länk till annan webbplats.
2. Liu D, Wang C, Gonzalez-Libreros J, Enoksson O, Hojsten T, Tu Y, et al. Numerical Analysis of High-Speed Train Induced Aerodynamic Load on Noise Barrier Considering Wind Effect. In: Building for the Future: Durable, Sustainable, Resilient - Proceedings of the fib Symposium 2023 - Volume 2 [Internet]. Springer; 2023. p. 332–41. Available from: https://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:ltu:diva-99632 Länk till annan webbplats.
3. Liu D, Wang C, Gonzalez-Libreros J, Tu Y, Elfgren L, Sas G, et al. FEM-based dynamic analysis of noise barriers under train-induced aerodynamic load. In: Bridge Maintenance, Safety, Management and Sustainability [Internet]. CRC Press; 2024. p. 3817–24. Available from: https://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:ltu:diva-108354 Länk till annan webbplats.

Avhandling:

1. Liu D. Characterization of train-induced aerodynamic loads on high-speed railway vertical noise barriers [Internet] [Licentiate dissertation]. [Luleå]: Luleå tekniska universitet; 2023. (Licentiate thesis / Luleå University of Technology). Available from: https://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:ltu:diva-101574 Länk till annan webbplats.