[发明专利]一种点铺周期垫层减振道床

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

目前尚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。

发明内容

为了克服现有技术中的缺点，本发明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，本发明采用以下技术方案：

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；