[发明专利]双曲面锯齿型阻尼可控式减载屏障

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通工程技术领域，尤其是一种双曲面锯齿型阻尼可控式减载屏障。

背景技术

高速铁路、城际铁路及城市轨道交通带来的环境噪声问题是制约轨道交通快速、健康发展的关键问题之一。

为解决铁路噪声的污染，声屏障应运而生。声屏障的降噪原理是在声源和受声者之间插入声屏障，声波传至声屏障时，会发生反射、透射和绕射三种现象，声波的传播会有一个显著的附加衰减，从而达到降噪的目的。经过几十年的发展声屏障的种类繁多，根据所用的材料和结构形式分成多种类型的声屏障，然而声屏障的使用寿命短的问题一直未得到很好解决。究其原因，主要是列车在通过声屏障区域时，会在线路两侧声屏障范围内产生强大的风场，使得声屏障承受巨大的列车风荷载。另外，随着现在列车速度的提高，铁路桥梁占比越来越大，声屏障所处高度也越来越高，从而导致铁路桥梁上的声屏障承受的自然风载也越来越大，且方向反复无常。日积月累，声屏障在长期的列车风和自然风荷载作用下，极易产生疲劳破坏，严重时可导致列车安全事故。

发明内容

本发明的目的在于为延长高架桥声屏障的使用寿命，确保其安全性。本发明以减小高架桥梁声屏障所承受的风荷载为出发点，提供了一种阻尼式减载声屏障。该声屏障可在保障降噪效果不减的前提下，减小风荷载对声屏障的影响，有效提高声屏障的使用寿命，可以说是既安全又环保。

本发明的技术方案为：一种双曲面锯齿型阻尼可控式减载屏障，该双曲面锯齿型阻尼可控式减载屏障包括声屏障板、立柱和混凝土底座；声屏障板固定在两根立柱之间的卡槽内，立柱通过底部预留的钢筋固定在混凝土底座上，声屏障板包括两块双曲面板、变异蜂巢隔声体和多级阻尼可控螺栓，声屏障板由两块双曲面板通过端部焊接而成，双曲面板内均匀分布有正六边形孔洞，孔洞与孔洞之间留有15-20mm距离，供变异蜂巢隔声体固定使用，双曲面板四周预留焊接固定区域；变异蜂巢隔声体为六边体结构，六角预留螺栓孔洞，变异蜂巢隔声体形状类似沙漏，由两块六边双面锯齿型钢板在两侧通过螺丝夹住内侧隔声板而成，六边双面锯齿型钢板中间为双面锯齿形刚体，双曲面锯齿形刚体两侧表面敷设吸声材料，双面锯齿形刚体的锯齿采用波长为15mm-20mm的正弦波波形。

多级阻尼可控螺栓包括螺栓、螺帽、可调阻尼弹簧I和可调阻尼弹簧II。可调阻尼弹簧I和可调阻尼弹簧II的长度及阻尼系数等参数根据当地历史最大风速、列车的运行速度、列车运行的空气动力学特性和屏障厚度等确定。可调阻尼弹簧I和可调阻尼弹簧II的弹性系数可以采用下面公式进行计算：k＝G*D/(8*A*(B+C))其中：G为横弹性系数，D为弹簧头部钢丝直径，A为弹簧的卷数，B为弹簧的内径，C为弹簧尾部钢丝的直径。

为了保证屏障的声学性能，可调阻尼弹簧I和可调阻尼弹簧II的直径需采用一个渐变直径，阻尼弹簧尾部钢丝直径为C＝D+f×0.1，其中D为弹簧头部钢丝直径，f为渐变系数，可根据弹性系数k确定，一般取2或者3。

变异蜂巢隔声体可分为内侧安装和外侧安装两种安装方法，内侧安装法为：变异蜂巢隔声体的两块六边双面锯齿型钢板卡住靠近轨道侧的曲面板安装，外侧安装法则相反，变异蜂巢隔声体的两块六边双面锯齿型钢板卡住远离轨道侧的曲面板安装。当变异蜂巢隔声体采用内侧安装时，高空中的自然风在达到一定强度后，将在推动整个变异蜂巢隔声体向线路内侧移动的同时，使本变异蜂巢隔声体四周形成一个通道，让风顺利通过声屏障，达到减载的目的，列车引起的列车风由轨道向外侧将不能推动变异蜂巢隔声体，当自然风压减小后，在阻尼弹簧的作用下，变异蜂巢隔声体将恢复到原来位置；当变异蜂巢隔声体采用外侧安装时，高空中的列车风在达到一定强度后，将推动整个变异蜂巢隔声体向线路外侧移动，使变异蜂巢隔声体四周形成一个通道，让列车风顺利通过声屏障，达到卸载的目的，线路外侧的自然风将不能通过变异蜂巢隔声体，列车通过后，列车风消失，变异蜂巢隔声体将恢复原位。

双曲面板6的曲率采用λ_i为第i阶频率的声波波长。

本发明的优点在于：应该是发明技术方案的直接结果。可以通过对发明结构特征的分析和理论分析相结合或借助实验数据方式予以说明。

本专利的最大优点在于：

(1)双曲面锯齿型阻尼可控式减载屏障的隔声效果好。