【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于岩土工程隔振领域，更具体涉及一种针对低频表面波隔振的周期性隔振桩，同时还涉及一种针对低频振动波隔振的周期性隔振桩的施工方法，它适用于低频振动波隔振。
技术介绍
1、振动污染作为七大公害之一，其中低频振动波因传播距离远、能量耗散慢而对生活环境、建筑和精密仪器造成严重影响，主要来源包括交通运营、机械和爆破施工等。鉴于振源与周围建筑物距离通常较近，在有限空间内衰减低频振动波成为研究热点。当前研究面临的主要挑战是现有隔振屏障的带隙频率较高，难以满足低频波隔振需求，因此，开发能有效隔离低频振动波的周期性隔振屏障，优化设计以提高低频范围内的隔振效果十分重要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供了一种针对低频振动波隔振的周期性隔振桩，结构简单，操作方便，能有效衰减振动波，对频率低于10hz的振动波有着很好的衰减效果。
2、本专利技术的另一个目的在于提供了一种针对低频振动波隔振的周期性隔振桩的施工方法，方法易行，易于制作，解决了周期性隔振桩的施工问题。为进一步控制衰减低频振动波提供先决条件。
3、为了实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
4、一种针对低频振动波的周期性隔振桩，它包括隔振桩、振源、建筑物、土体，隔振桩结构包括混凝土桩体、橡胶软体层、钢桩芯、底部保护层、顶部保护层。其连接关系是：多排周期性排列的隔振桩阻隔在振源与建筑物之间，橡胶软体层分别与混凝土桩体、钢桩芯相连，钢桩芯分别与底部保护层、顶部保护层连接，土体与多排周期性排列
5、所述的周期性隔振桩外围是混凝土形成的空心方桩桩体，内部为圆柱钢桩芯，在桩芯和桩体之间为橡胶软体层填充；
6、所述的周期性隔振桩方桩边长为2m左右，圆柱桩芯半径为0.7m左右，软体层填充于半径0.7-0.8的圆环空隙内；
7、所述的多排周期性排列的隔振桩为5-10排，每排隔振桩数量根据隔振场地实际确认；
8、所述的隔振桩阻隔的振源多样化，振动来源可以是交通运营振动、机械施工振动、爆破施工振动以及大型工业设备振动等；
9、所述的建筑物如人们的居住环境建筑、精密仪器所在地以及古老文物建筑等；
10、所述的橡胶软体层夹在混凝土柱体与钢桩芯之间，相对于混凝土柱体和钢桩芯，橡胶软体层的强度较低且相差较大；
11、所述的保护层为混凝土，防止钢桩芯与橡胶软体层被腐蚀影响其性能；
12、所述的周期性隔振桩单元尺寸a为2.5m，即周期性隔振桩间排距为2.5m，桩长度取h取(10-20)a，桩顶与桩基0.5m范围内为混凝土，无桩芯与软体层；
13、所述的周期性隔振桩，材料物理力学参数参考值如下，钢：密度：7890kg/m3，杨氏模量：200e9pa，泊松比：0.275；橡胶：密度：1300kg/m3，杨氏模量：137e3pa，泊松比：0.463；混凝土：密度：2500kg/m3，杨氏模量：30e9pa，泊松比：0.2；
14、所述的周期性隔振桩的混凝土柱体、橡胶软体层和钢桩芯为关键部件，由混凝土柱体、橡胶软体层以及钢桩芯组成的多组元结构利用局域共振原理高效耗散能量,显著的提高了对低频地震波的衰减能力，解决了传统隔振技术难以有效应对低频振动的难题。
15、一种针对低频振动波的周期性隔振桩的施工方法，其特征在于：其步骤如下：
16、s1.根据现场振动频率、幅值及场地土层物理力学参数，确定设计参数，桩长度为h，取值(10-20)a，即取值范围为25-50m，根据振动及土层参数进行模拟得出隔振最优桩长；
17、s2.现场放样，确定桩基施工位置；
18、s3.根据灌注桩施工工艺(建筑桩基技术规范jgj94-2008)完成桩基混凝土桩体施工；
19、s4.进行橡胶软体层及钢桩芯施工，
20、s5.进行顶部混凝土保护层施工；
21、s6.通过现场隔振测试及数值模拟，对桩周土进行改良，通过改变其弹性模量等参数以提高隔振效果。
22、所述的步骤s2、步骤s4与步骤s5为施工的关键步骤，步骤s2中桩基施工位置能很大程度影响周期性隔振桩隔振效果；步骤s4中橡胶软体层与钢桩芯施工是周期性隔振桩能否发挥局域共振作用的关键步骤；步骤s5中保护层施工能防止钢桩芯与橡胶软体层遭到腐蚀影响其隔振性能，在利用周期性结构的布拉格散射原理隔振的同时还能基于局域共振衰减低频振动波。
23、所述的步骤s1中，原始土体的深度小于隔振桩设计长度时，改为嵌岩桩；
24、所述的步骤s3中，桩体包括底部保护层及与钢桩芯同高度范围内的混凝土桩体；
25、所述的步骤s6中，在桩周土改良时，可采用高压注浆等方式进行改良，改良土深度等于桩长。
26、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：
27、该周期性隔振桩及施工方法，材料具有经济、耐久性好的特点，根据实际需要保护的建筑或区域以及振源情况，可合理优化隔振桩长度及使用量，使其在具有较好隔振效果的同时达到节约成本的目的。
28、该周期性隔振桩及施工方法，隔振桩整体周期性排布，单个隔振桩为多组元结构，有利于波的散射与耗能，隔振效果较好。在模拟实验时，在特定频率内，周期性隔振桩对振动位移衰减可达90％，隔振带宽达43％。
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1.一种针对低频振动波的周期性隔振桩，包括隔振桩(1)、振源(2)、建筑物(3)、土体(9)，桩体结构包括混凝土桩体(4)、橡胶软体层(5)、钢桩芯(6)、底部保护层(7)、顶部保护层(8)，其特征在于：多排周期性排列的隔振桩(1)阻隔在振源(2)、建筑物(3)之间，混凝土柱体分别与底部保护层(7)、顶部保护层(8)、土体(9)相连，橡胶软体层(5)分别与混凝土桩体(4)、钢桩芯(6)、底部保护层(7)、顶部保护层(8)相连，钢桩芯(6)分别与橡胶软体层(5)、底部保护层(7)、顶部保护层(8)连接，土体(9)与多排周期性排列的隔振桩(1)、振源(2)、建筑物(3)相连。
2.根据权利要求1所述的一种针对低频振动波的周期性隔振桩，其特征在于：所述的多排周期性排列的隔振桩(1)至少为5-10排，每排隔振桩数量根据隔振场地实际确认。
3.根据权利要求1所述的一种针对低频振动波的周期性隔振桩，其特征在于：所述的橡胶软体层(5)夹在混凝土柱体(4)与钢桩芯(6)之间。
4.根据权利要求1所述的一种针对低频振动波的周期性隔振桩，其特征在于：所述的隔振桩(
5.根据权利要求1所述的一种针对低频振动波的周期性隔振桩，其特征在于：所述的隔振桩(1)外围是混凝土形成的空心方桩桩体，内部为圆柱钢桩芯(6)，在钢桩芯(6)和混凝土桩体(4)之间为橡胶软体层(5)填充。
6.权利要求1所述的一种针对低频振动波的周期性隔振桩的施工方法，其特征在于，其步骤是：
7.根据权利要求1所述的一种针对低频振动波的周期性隔振桩的施工方法，其特征是，所述的步骤(S1)中，原始土体的深度小于隔振桩设计长度时，改为嵌岩桩。
8.根据权利要求1所述的一种针对低频振动波的周期性隔振桩的施工方法，其特征是，所述的步骤(S3)中的桩体包括底部保护层以及与钢桩芯同高度范围内的混凝土桩体。
9.根据权利要求1所述的一种针对低频振动波的周期性隔振桩的施工方法，其特征是，所述的步骤(S6)中，桩周土改良，采用高压注浆方式进行改良，改良土深度等于桩长。
...【技术特征摘要】
1.一种针对低频振动波的周期性隔振桩，包括隔振桩(1)、振源(2)、建筑物(3)、土体(9)，桩体结构包括混凝土桩体(4)、橡胶软体层(5)、钢桩芯(6)、底部保护层(7)、顶部保护层(8)，其特征在于：多排周期性排列的隔振桩(1)阻隔在振源(2)、建筑物(3)之间，混凝土柱体分别与底部保护层(7)、顶部保护层(8)、土体(9)相连，橡胶软体层(5)分别与混凝土桩体(4)、钢桩芯(6)、底部保护层(7)、顶部保护层(8)相连，钢桩芯(6)分别与橡胶软体层(5)、底部保护层(7)、顶部保护层(8)连接，土体(9)与多排周期性排列的隔振桩(1)、振源(2)、建筑物(3)相连。
2.根据权利要求1所述的一种针对低频振动波的周期性隔振桩，其特征在于：所述的多排周期性排列的隔振桩(1)至少为5-10排，每排隔振桩数量根据隔振场地实际确认。
3.根据权利要求1所述的一种针对低频振动波的周期性隔振桩，其特征在于：所述的橡胶软体层(5)夹在混凝土柱体(4)与钢桩芯(6)之间。
4.根据权利要求1所述的一种针对低频振动波的周期性隔振桩，其特征在于：所述的隔振桩(1)是由混凝土...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑允，马彬，刘才华，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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