一种点铺周期垫层减振道床制造技术

本发明专利技术提供一种点铺周期垫层减振道床，包括周期复合道床板及设置在其下方的混凝土基底，所述周期复合道床板与所述混凝土基底之间通过限位结构限位，防止发生相对位移，其中，所述周期复合道床板由混凝土板和周期垫层由上至下交替排列固结而成，且混凝土板在竖直方向的投影完全重合；每一混凝土板和其下方相邻的周期垫层构成一个基本单元，所述基本单元沿竖直方向周期重复数不少于2；所述周期垫层由方形垫板沿行车方向按规律离散分布。该减振道床在竖直方向、横向和纵向上形成弹性波禁带，能有效控制三个方向振动的传播，通过改变结构几何尺寸和材料组成能主动调节禁带范围，可调节性强。

【技术实现步骤摘要】
一种点铺周期垫层减振道床
本专利技术专利涉及轨道交通减振降噪领域，特别是涉及一种点铺周期垫层减振道床。
技术介绍
目前，轨道交通环境振动控制广泛采用的轨道减振措施暴露出以下问题：(1)现有轨道减振的原理是降低支承刚度或增加参振质量，过度减振或减振不当就可能引起轮轨异常磨耗，造成设备及零部件的快速非正常伤损，增加轮轨系统养护维修工作量，甚至影响行车的平稳性和安全性；(2)减振区段长、投资高，以一条长30km的地铁为例，轨道减振引起的造价增加可能达到2亿元；(3)钢弹簧浮置板铺设路段乘客乘坐舒适度严重受损。固体物理学研究发现，按照某种方式排列的周期介质具有弹性波禁带特性，即入射波的频率落在禁带范围内时，入射波不能在周期介质中传播。伴随凝聚态物理的蓬勃发展，国际上开始将周期结构禁带特性引入声振领域，声子晶体发展最为迅速，是典型代表。目前沿未有利用周期结构禁带特性对轨道交通中涉及的结构进行周期化设计、实现振动的主动调控的报导。
技术实现思路
为了克服现有技术中的缺点，本专利技术提供一种点铺周期垫层减振道床。根据轨道交通振源特性及振动传播衰减规律，采用周期结构禁带理论对道床结构进行周期化设计，改变结构几何尺寸和材料组成，从而实现对禁带及隔振频段的主动调节与控制，在达到减振预期目标的同时确保轨道与线路平顺性、降低钢轨负担、抑制异常波磨的发生。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种点铺周期垫层减振道床，包括周期复合道床板及设置在其下方的混凝土基底，所述周期复合道床板与所述混凝土基底之间通过限位结构限位，防止发生相对位移，其中，所述周期复合道床板由混凝土板和周期垫层由上至下交替排列固结而成，且混凝土板在竖直方向的投影完全重合；每一混凝土板和其下方相邻的周期垫层构成一个基本单元，所述基本单元沿竖直方向周期重复数不少于2；所述周期垫层由方形垫板沿行车方向按规律离散分布，以沿行车方向(纵向)尺寸为长度、沿竖直方向尺寸为厚(高)度、沿横向尺度为宽度；所述垫板的宽度小于所述混凝土板的宽度，同一周期垫层中的垫板在横向设置一块或离散布置多块，铺设范围不超出所述混凝土板，形成垫层点铺形式；处于隔层的周期垫层的投影应完全重合；相邻层的周期垫层在竖直方向上对齐，或在横向及/或纵向上错位设置并沿线路中心线对称布置，形成长方晶格布置方式的二维散射型或局域共振型周期结构，可以有效隔离竖向、横向以及纵向振动。优选的，在正线使用时，所述周期垫层中沿行车方向按某种规律离散分布的方形垫板为单列时可布置在横向的中央位置，且覆盖道床板横向宽度的50％以上，隔层垫板等宽且保证隔层的垫板在竖直方向对齐，邻层垫板可沿纵向错位，同层垫板沿线路中心线对称，确保线路平顺性。优选的，在正线使用时，所述周期垫层中沿行车方向按某种规律离散分布的方形垫板为两列及以上时，可在两条钢轨正下方各布置一列，宽度、长度与所述承轨台同宽、同长或相接近，所述位于所述垫板承轨台正下方，也可位于所述两承轨台中间的正下方，隔层垫板等宽且保证隔层竖直方向对齐，邻层垫板可沿横、纵向错位，同层垫板沿线路中心线对称，确保线路平顺性。所述相邻层的周期垫层在竖直方向上对齐且同一层周期垫层中仅有一列方形垫板沿行车方向布置时，所述周期复合道床板为长方晶格布置方式的二维散射型或局域共振型周期结构，在竖直方向和纵向有周期性和禁带特性；所述相邻层的周期垫层在竖直方向上不对齐(纵向错位)且同一层周期垫层中仅有一列方形垫板沿行车方向布置时，所述周期复合道床板为六角晶格布置方式的二维散射型或局域共振型周期结构，在竖直方向和纵向有周期性和禁带特性；所述同一层周期垫层中有一列以上方形垫板沿行车方向布置时，所述周期复合道床板为长)方体晶格布置方式的三维散射型或局域共振型周期结构，在竖直方向、纵向和横向等三个方向有周期性和禁带特性。在本专利技术的一个实施例中，在所述周期复合道床板上形成有通孔，在所述混凝土基底上形成有穿过所述通孔的凸起部，在所述凸起部与通孔之间设置有弹性垫层，所述通孔、凸起部和弹性垫层构成所述限位结构，用于限制所述周期复合道床板侧移或沿纵向滑移，弹性垫层用于减缓冲击力。在本专利技术的另一个实施例中，沿所述混凝土基底左右两侧向上延伸形成连续的凸起部，所述连续的凸起部包住所述周期复合道床板两侧，在连续的凸起部和周期复合道床板两侧之间置有弹性垫层，所述连续的凸起部和弹性垫层构成所述限位结构。所述周期垫层应与混凝土板形成较大的阻抗比，周期垫层可以为弹性层如橡胶、聚氨酯；也可以为刚性层，如钢板；亦可以为弹性层与复刚性层复合形成的复合层。优选的是所述周期复合道床板的厚度(多个基本单元厚度加和)为0.3m～0.54m。当所述周期垫层为弹性层时，多层周期垫层的弹性层的厚度加和不得超过0.04m。另外，在所述周期复合道床板顶部沿行车方向设置有连续或离散的承轨台，作为钢轨的承载结构。每个承轨台对应扣件孔位置处设置有两个用于固定扣件的套管，所述周期复合道床板上沿长度方向间隔设置有注浆孔。优选地，所述混凝土板与周期垫层通过砂浆或胶封固结。本专利技术的减振道床，当所述周期垫层为弹性材料时，减小所述周期垫层宽度、减小周期垫层中薄层垫板的长度、增加周期垫层中沿行车方向相邻两薄层垫板间距离、增加所述凝土板和周期垫层的厚度、降低所述凝土板和周期垫层的弹性模量、增加所述凝土板和周期垫层的阻抗比，可有效降低首阶完全禁带的起始频率，即产生更好的低频隔振效果。当所述周期垫层为弹性材料时，减小所述周期垫层宽度、减小周期垫层中薄层垫板的长度、减小周期垫层中沿行车方向相邻两薄层垫板间距离、增加所述混凝土板的厚度、减小所述周期垫层的厚度、增加所述混凝土板和周期垫层的弹性模量、增加所述混凝土板和周期垫层的阻抗比可增加首阶完全禁带的带宽，即产生更宽频段的隔振效果。本专利技术基于周期结构禁带理论进行周期减振道床的设计，颠覆了传统结构隔振思路，属智能结构(材料)范畴，具有以下突出优势：(1)可有效控制竖直、横向和纵向三个方向的振动传播；(2)可通过通过改变混凝土板与周期垫层的结构几何尺寸和材料组成来主动调整隔振频段的带宽和位置，可调节性强，可在200Hz以内形成多段禁带分布，最低隔振频率可低至5Hz，控制带宽最大可达135Hz以上；(3)无需额外附加阻尼器和主控装置，便可实现同时考虑承载和减振功能一体化的设计，减轻轨道系统负担，抑制异常波磨的产生；(4)节约减振成本投入，可作为线路使用的基础减振措施；(5)减振部位下移，减少措施类型、确保轨道平顺性。附图说明图1为本专利技术的点铺周期垫层减振道床第一种实施方式的俯视图；图2为本专利技术的点铺周期垫层减振道床第一种实施方式的A-A剖面图；图3为本专利技术的点铺周期垫层减振道床第一种实施方式的主视图；图4为本专利技术的点铺周期垫层减振道床第二种实施方式的俯视图；图5为本专利技术的点铺周期垫层减振道床第二种实施方式的A-A剖面图；图6为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种点铺周期垫层减振道床，其特征在于：包括周期复合道床板及设置在其下方的混凝土基底，所述周期复合道床板与所述混凝土基底之间通过限位结构限位，防止发生相对位移，其中，/n所述周期复合道床板由混凝土板和周期垫层从上至下交替排列固结而成，且混凝土板在竖直方向的投影完全重合；每一混凝土板和其下方相邻的周期垫层构成一个基本单元，所述基本单元沿竖直方向周期重复数不少于2；/n所述周期垫层由方形垫板沿行车方向按规律离散分布，所述垫板的宽度小于所述混凝土板的宽度，同一周期垫层中的垫板在横向设置一块或离散布置多块，铺设范围不超出所述混凝土板，形成垫层点铺形式；/n处于隔层的周期垫层的投影应完全重合；相邻层的周期垫层在竖直方向上对齐，或在横向及/或纵向上错位设置并沿线路中心线对称布置，形成长方晶格布置方式的二维散射型或局域共振型周期结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种点铺周期垫层减振道床，其特征在于：包括周期复合道床板及设置在其下方的混凝土基底，所述周期复合道床板与所述混凝土基底之间通过限位结构限位，防止发生相对位移，其中，
所述周期复合道床板由混凝土板和周期垫层从上至下交替排列固结而成，且混凝土板在竖直方向的投影完全重合；每一混凝土板和其下方相邻的周期垫层构成一个基本单元，所述基本单元沿竖直方向周期重复数不少于2；
所述周期垫层由方形垫板沿行车方向按规律离散分布，所述垫板的宽度小于所述混凝土板的宽度，同一周期垫层中的垫板在横向设置一块或离散布置多块，铺设范围不超出所述混凝土板，形成垫层点铺形式；
处于隔层的周期垫层的投影应完全重合；相邻层的周期垫层在竖直方向上对齐，或在横向及/或纵向上错位设置并沿线路中心线对称布置，形成长方晶格布置方式的二维散射型或局域共振型周期结构。


2.根据权利要求1所述的点铺周期垫层减振道床，其特征在于：相邻层的周期垫层在竖直方向上对齐，且每层周期垫层仅由一列垫板沿行车方向离散布置，形成在竖直方向和纵向有周期性和禁带特性的周期复合道床板。


3.根据权利要求1所述的点铺周期垫层减振道床，其特征在于：相邻层的周期垫层在竖直方向上交错设置，每层周期垫层仅由一列方形垫板沿行车方向离散布置，形成六角晶格布置方式的二维散射型或局域共振型周期结构。


4.根据权利要求1所述的点铺周期垫层减振道床，其特征在于：同一层周期垫层由至少两列方形垫板沿行车方...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐春雨，姜博龙，刘冀钊，胡文林，王少林，何宾，杨宝峰，杨其振，刘道通，谭大正，程保青，徐彩彩，韩朝霞，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12