一种浮置板轨道用局域共振型支承结构的制作方法

本实用新型涉及轨道交通减振降噪领域，尤其涉及点支撑浮置板轨道用支承结构。

背景技术：

随着城市轨道交通的快速发展，由城市轨道交通引起的环境振动问题也变得日益突出。目前，轨道振动控制中最常见的做法是在上部轨道结构和下部基础之间插入弹性支承层，通过上部轨道结构在弹性支承层上的惯性运动衰减列车运行产生的振动。通过改善浮置板轨道弹性支撑层，可有效降低行车造成的振动。

在具体施工时，钢弹簧浮置板减振轨道是将具有一定质量和刚度的混凝土道床板置于钢弹簧隔振器上，距离基础垫层顶面30mm或40mm，构成质量-弹簧-隔振系统。在减振效能方面，弹簧隔振器浮置板轨道比橡胶支承式浮置板轨道的效果还要好，截至目前钢弹簧浮置板道床已具有90多年的历史，由于造价较高，它主要用于医院、研究院、博物馆、音乐厅等对减振降噪有特殊要求的场合。另一方面，弹簧隔振器的寿命通常为5～7年，且弹簧结构容易因为腐蚀、难以耐受间歇式高负荷压力、锈蚀而产生结构上的损伤，造成使用寿命骤减。

cn208201509u公开了一种蝶形弹簧浮置板隔振器，包括顶盖、底座，所述底座内部设有芯轴，所述芯轴将调整垫片、蝶形弹簧串接相连，所述调整垫片位于芯轴靠近底座的一端，所述调整垫片上方设有蝶形弹簧，所述蝶形弹簧上方设有顶盖，所述底座、顶盖通过第一卡箍、第二卡箍、胶套连接，并通过螺栓固定。虽然其可通过改变蝶形弹簧片数，改变隔振器的刚度。但弹簧的串联叠加结构不利于与钢弹簧浮置板的长期配合使用，长期使用容易造成弹簧的扭曲形变，并造成结构老化。

因此亟需设计一种成本低、寿命长、耐腐蚀、可耐受间歇式高负荷压力的局域共振型支承结构。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种浮置板轨道用局域共振型支承结构。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种浮置板轨道用局域共振型支承结构，局域共振型支承结构设于基础结构上方，局域共振型支承结构由轴向方向对浮置板进行支承，局域共振型支承结构由相同的多层结构沿轴向进行叠加而成，每层中沿径向由内至外依次分布有钢振子、弹性包覆层和铝制套筒，相邻两层之间设有橡胶垫层。

进一步地，所述的弹性包覆层为聚氨酯材料或橡胶材料。

进一步地，局域共振型支承结构的顶部为橡胶垫层，橡胶垫层抵接于浮置板内部或者底面。

进一步地，局域共振型支承结构的底部为橡胶垫层，橡胶垫层抵压于基础结构上表面。

进一步地，所述的钢振子与弹性包覆层之间、弹性包覆层与铝制套筒之间胶黏连接。

进一步地，所述的橡胶垫层通过胶黏方式与两侧的单层结构连接，构成轴向方向上的重复排列结构。

进一步地，单层结构轴向方向上具有2～6层。

进一步地，单层结构在轴向方向的厚度为8cm，钢振子的直径为22cm，弹性包覆层的厚度为7cm，铝制套筒的厚度为8cm，橡胶垫层的厚度为0.5cm。

进一步地，所述的橡胶垫层的外径与铝制套筒的外径相同。

进一步地，所述的橡胶垫层的内径与铝制套筒的内径相同。

进一步地，所述的钢振子为实心或具有少量空腔的圆柱钢块。

进一步地，所述的弹性包覆层和铝制套筒均为圆柱壳体结构。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

成本低、寿命长、耐腐蚀、可耐受间歇式高负荷压力

1)本技术方案中的浮置板轨道用局域共振型支承结构采用的材料为钢、橡胶和铝材料，总体成本较低，局部橡胶材料的使用并配合钢结构和铝结构，明显提高了耐腐蚀性能，将振子包覆于整体结构之中，仅用于传递振动能量的最上端和最下端暴露，但可通过加涂层的方式简便的实现防腐蚀性能的提升。

2)本技术方案中局域共振型支承结构采用了多层复合结构的叠加，并延轴向重复连接，在振动能量传递过程中，首先由钢轨专递至浮置板，再由浮置板底部通过与其相接触的钢振子传入振型支承结构本体，进入最上层的钢振子后，分为侧方一路和下方一路分别传播，侧方一路被弹性包覆层耗散掉60％左右，其与40％继续传递至铝制套筒，铝制套筒易于传递振动能量，其能量的耗散较少，大部分向下即轴向传递至橡胶垫层，在橡胶垫层的边沿处耗散殆尽。下方一路轴向传递，主要通过钢振子传递至橡胶垫层在橡胶垫层处耗散掉60％，剩余部分继续向下传递。通过自下而上层层的传递耗散，使得最终传递至基础结构上表面的振动能量仅为初始值的5％以下，达到显著的减振减噪的效果。

3)该种多层柱体复合堆叠结构可实现2～6层的堆叠，相比弹簧结构或者串联弹簧结构，结构性能稳定，抗老化性能优异，不容易出现因为堆叠串联产生的易位或侧向形变，可耐受间歇式高负荷压力，整体使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型中局域共振型支承结构的安装位置横断面结构示意图；

图2为本实用新型中局域共振型支承结构的爆炸结构示意图；

图3为本实用新型中局域共振型支承结构的振动传递特性计算有限元模型；

图4为本实用新型中局域共振型周期性支承层频响函数图；

图5为本实用新型中局域共振型周期性支承层减振效果分析的频散曲线图；

图6为本实用新型中局域共振型周期性支承层减振效果分析的频响函数图。

图中：1、浮置板，2、振型支承结构本体，3、钢振子，4、弹性包覆层，5、铝制套筒，6、橡胶垫层，7、基础结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

本实施例中浮置板轨道用局域共振型支承结构，局域共振型支承结构设于基础结构7)上方，局域共振型支承结构由轴向方向对浮置板1进行支承，局域共振型支承结构由相同的多层结构沿轴向进行叠加而成，每层中沿径向由内至外依次分布有钢振子3、弹性包覆层4和铝制套筒5，相邻两层之间设有橡胶垫层6。

钢振子3与外部结构的连接：最上层结构中的钢振子3抵接于浮置板1内部或者底面。最下层结构中的钢振子3抵压于基础结构7上表面。钢振子3与弹性包覆层4之间、弹性包覆层4与铝制套筒5之间胶黏连接。橡胶垫层6通过胶黏方式与两侧的单层结构连接，构成轴向方向上的重复排列结构。

具体结构方面：单层结构轴向方向上具有2～6层。单层结构在轴向方向的厚度为8cm，钢振子的直径为22cm，弹性包覆层的厚度为7cm，铝制套筒的厚度为8cm，橡胶垫层的厚度为0.5cm，可以根据需要进行尺寸改变。橡胶垫层6的外径与铝制套筒5的外径相同。橡胶垫层6的内径与铝制套筒5的内径相同。

具体选材方面：钢振子3为实心或具有少量空腔的钢块。所述的弹性包覆层4和铝制套筒5均为圆柱壳体结构。

具体工作过程中，振动能量首先由顶部的橡胶垫层6传入振型支承结构本体2，进入最上层的钢振子3后，分为侧方一路和下方一路分别传播，侧方一路被弹性包覆层4耗散掉60％左右，其与40％继续传递至铝制套筒5，铝制套筒5易于传递振动能量，其能量的耗散较少，大部分向下即轴向传递至橡胶垫层6，在橡胶垫层6的边沿处耗散殆尽。下方一路轴向传递，主要通过钢振子3传递至橡胶垫层6在橡胶垫层6处耗散掉60％，剩余部分继续向下传递。通过自下而上层层的传递耗散，使得最终传递至基础结构7上表面的振动能量仅为初始值的5％以下，达到显著的减振减噪的效果。

在本实例中，钢振子3、弹性包覆层4、铝制套筒5、橡胶垫层6材料参数如表1所示。

表1材料参数表

考虑到地铁减振措施主要针对垂向振动，局域共振型周期性支承层为一维周期结构，因此在分析周期性支承层的振动传递特性时，仅需在结构的上部施加简谐加速度激励，通过计算周期性支承层下部的加速度响应分析结构的振动传递特性，周期性支承层振动传递特性计算的有限元模型如图3所示。

周期性支承层的加速度传递率可以表示为：

式中，ain为上部输入的加速度幅值，aout为下部输出的加速度响应，以传递率小于0为周期性支承层的减振效果发挥作用的指标，周期性支承层振动传递特性计算结果如图4所示。

从图4中可以看出，在55hz至133hz的频率范围内，周期性支承层的振动传递率均小于0，说明这一范围内周期性支承层的减振效果发挥作用，同时这一频率范围和无限周期结构的一阶带隙的范围相对应，比较图5和图6可知，通过计算结构频散曲线得到的无限周期结构的一阶带隙和通过计算频响函数得到的有限周期结构的振动衰减区相符合。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。