CN108611957A - 一种周期复合结构箱梁 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种周期复合结构箱梁，以箱梁的顶板、底板、横隔板与腹板为基板，周期性或拟周期性嵌入散射体形成平整型周期复合结构板箱梁；周期性或拟周期性布置凸起体振子形成凸起型周期复合结构箱梁。通过改变嵌入散射体或周期性布置凸起体振子的尺寸、排列规律与在箱梁中的布置位置，形成具有不同减振、隔震特性的周期复合结构板箱梁，具有较好减振、隔震效果，并适用于特定频段振动控制问题。与传统的箱梁比，周期复合结构箱梁具有以下特点：能够通过组元材料的选择或布置方式进行调节和控制，仅利用周期复合结构箱梁的带隙特性就可以实现隔振功能，整体结构具有较高的刚度与强度，不会影响结构的承载能力，且整体结构简单，制造成本低，施工方便。
Description
技术领域
本发明属于工程结构领域，尤其涉及一种周期复合结构箱梁。
背景技术
周期复合结构具有禁带特性，即特定频率范围内的振动在结构中不能传播。当周期复合结构存在点缺陷或者线缺陷时，缺陷频率对应的振动会被局域在点缺陷处，发生振动局域化或者沿着线缺陷传播。周期复合结构的这种波动特性为工程结构的隔振和振动控制提供了一种新的操控机制，如将周期复合结构放置在振动的传播路径中或利用周期复合结构的思想设计结构本身，来阻止特定频段内的振动在结构中传播，实现结构的隔振功能；或利用其缺陷态特性，设计振动的传播路径，实现对振动的操控。以箱梁的顶板、底板、横隔板与腹板为基板，周期性或拟周期性嵌入散射体形成平整型周期复合结构板箱梁；周期性或拟周期性布置凸起体振子形成凸起型周期复合结构箱梁。与传统的箱梁比，由周期复合结构板构成的箱梁具有以下特点：能够通过组元材料的选择或布置方式进行调节和控制，仅利用周期复合结构板的带隙特性就可以实现隔振功能，整体结构具有较高的刚度与强度，不会影响结构的承载能力，仅利用带隙特性就可以在结构内部实现较好的减振、隔震控制等功能，且整体结构简单，制造成本低，施工方便。因此，提出一种周期复合结构箱梁具有十分重要的工程应用价值。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种周期复合结构箱梁，具有较好减振、隔震效果，并适用于特定频段振动控制问题。
技术方案：本发明的一种周期复合结构箱梁包括箱梁的顶板，箱梁的腹板，箱梁的横隔板，箱梁的底板，其中，箱梁的腹板有两块，其下部分别连接箱梁的底板的两侧，其上部与箱梁的顶板的下板面连接，使周期复合结构箱梁的截面成为一个四边形，在该四边形中还设有箱梁的横隔板，该箱梁的横隔板的上部连接箱梁的顶板，两侧连接箱梁的腹板，下部连接箱梁的底板，以箱梁的顶板、底板、横隔板与腹板为基板，周期性或拟周期性嵌入散射体形成平整型周期复合结构板箱梁；周期性或拟周期性布置凸起体振子形成凸起型周期复合结构箱梁。
其中，
所述箱梁包括单箱单室箱梁与单箱多室箱梁。
在所述四边形内的箱梁的顶板、箱梁的腹板、箱梁的底板和/或箱梁的横隔板上分别设有周期性布置的凸起体振子，凸起体振子底部位于箱梁的顶板、箱梁的腹板、箱梁的底板上，凸起体振子顶部位于凸起体振子底部上。
所述的凸起体振子的材质为金属、橡胶、混凝土、陶瓷、纤维增强复合材料，且周期性布置凸起体振子有二组元、三组元或更多组元形式。
所述周期性布置的凸起体振子分为单侧凸起阵子与双侧凸起阵子。
在所述的箱梁的腹板、箱梁的底板、箱梁的横隔板上设有嵌入散射体，该嵌入散射体为周期性分部，分布的形式有二组元，三组元或更多组元。
所述的周期性嵌入散射体的材质为金属、橡胶、混凝土、陶瓷或纤维增强复合材料。
所述周期性嵌入散射体与周期性布置凸起体振子，通过其不同排列规律形成箱梁特定的禁带特性、振动局域化特性和振动定向传播特性。
所述周期性嵌入散射体与周期性布置凸起体振子，在其自身排列具有规律性的同时，可进行缺陷设计，通过不同的缺陷形式对箱梁的振动进行诱导，使弹性波沿着线缺陷方向定向传播，促使弹性振动能量的定点吸收与定向分散，通过点缺陷区域的牺牲破坏与线缺陷方向的定向诱导，形成对关键区域的保护屏障。
周期性嵌入散射体与周期性布置凸起体振子，所述的缺陷设计包括：点缺陷设计、线缺陷设计与局部面积缺陷设计。
有益效果：提出的一种周期复合结构箱梁具有较好减振、隔震效果，并适用于特定频段振动控制问题。可进行缺陷设计，通过不同的缺陷形式对箱梁的振动响应进行诱导，使弹性波沿着线缺陷方向定向传播，促使弹性动能量的定点吸收与定向分散，通过点缺陷区域的牺牲破坏与线缺陷方向的定向诱导，形成对关键区域的保护屏障。与传统的箱梁比，周期复合结构箱梁具有以下特点：能够通过组元材料的选择或布置方式进行调节和控制，仅利用周期复合结构板的带隙特性就可以实现隔振功能，整体结构具有较高的刚度与强度，不会影响结构的承载能力，且整体结构简单，制造成本低，施工方便。
附图说明
图1为本发明的二组元凸起型周期复合结构箱梁Ⅰ型整体示意图；
图2为本发明的凸起型周期复合结构箱梁Ⅰ型内部构造示意图；
图3为本发明的凸起型周期复合结构箱梁Ⅰ型正立面示意图；
图4为本发明的凸起型周期复合结构箱梁Ⅱ型整体示意图；
图5为本发明的凸起型周期复合结构箱梁Ⅱ型内部构造示意图。
图6为本发明的凸起型周期复合结构箱梁Ⅱ型正立面示意图。
图7为本发明的嵌入型周期复合结构箱梁Ⅲ型整体示意图。
图8为本发明的嵌入型周期复合结构箱梁Ⅲ型内部构造示意图。
图9为本发明的嵌入型周期复合结构箱梁Ⅲ型正立面示意图。
图10为本发明的凸起型周期复合结构箱梁IV型整体示意图。
图11为本发明的凸起型周期复合结构箱梁IV型内部构造示意图。
图12为本发明的凸起型周期复合结构箱梁IV型正立面示意图。
图13为本发明的单侧凸起振子构造示意图。
图14为本发明的双侧凸起振子构造示意图。
图中有：箱梁的顶板1，箱梁的腹板2，箱梁的横隔板3，箱梁的底板4，凸起体振子顶部5，凸起体振子底部6，嵌入散射体7。
具体实施方式
本发明的形成方法如下：
1)以箱梁的顶板、底板、横隔板与腹板为基板，周期性嵌入散射体形成平整型周期复合结构板箱梁；周期性布置凸起体振子形成凸起型周期复合结构箱梁。
2)周期性布置凸起体振子在箱梁的顶板、底板、横隔板与腹板上呈周期布置，可设计为单侧凸起阵子与双侧凸起阵子，其中周期性布置凸起体振子在箱梁的顶板处仅可设计为向箱梁内侧单侧凸起形式。
3)周期性嵌入散射体与周期性布置凸起体振子自身排列具有规律性，并可通过其不同排列规律形成箱梁特定的禁带特性、振动局域化特性和振动定向传播特性。
本发明中的周期性嵌入散射体由金属、橡胶、混凝土、陶瓷、纤维增强复合材料及其他非金属材料构成，且周期性嵌入散射体的形式有二组元，三组元或多组元等形式。
本发明中的周期性嵌入散射体与周期性布置凸起体振子在自身排列具有规律性的同时，可进行缺陷设计，通过不同的缺陷形式对箱梁的振动响应进行诱导，使弹性波沿着线缺陷方向定向传播，促使弹性动能量的定点吸收与定向分散，通过点缺陷区域的牺牲破坏与线缺陷方向的定向疏散，形成对关键区域的保护屏障。
本发明中的周期性嵌入散射体与周期性布置凸起体振子自身排列的缺陷设计包括：点缺陷设计、线缺陷设计与局部面积缺陷设计。
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
1)如图1～3所示，本实施例为凸起型周期复合结构箱梁Ⅰ型，以1箱梁的顶板为基板，在顶板内侧周期性布置二组元凸起体振子，将二组元凸起体振子的底部与箱梁的顶板连接，该实施例中二组元凸起体振子底部6采用硅橡胶制作，二组元凸起体振子顶部5采用铅材制作；
2)箱梁的腹板2与箱梁的底板4为基板，在箱梁的腹板2与箱梁的底板4的内侧周期性布置二组元凸起体振子，将二组元凸起体振子的底部与箱梁的顶板连接，该实施例中二组元凸起体振子底部6采用硅橡胶制作，二组元凸起体振子顶部5采用铅材制作，形成凸起型周期复合结构箱梁Ⅰ型。
实施例2：
1)如图4～6所示，本实施例为凸起型周期复合结构箱梁Ⅱ型，以1箱梁的顶板为基板，在顶板内侧周期性布置二组元凸起体振子，将二组元凸起体振子的底部与箱梁的顶板连接，该实施例中二组元凸起体振子底部6采用硅橡胶制作，二组元凸起体振子顶部5采用铅材制作；
2)箱梁的腹板2与箱梁的底板4为基板，在箱梁的腹板2与箱梁的底板4的内外两侧同时周期性布置二组元凸起体振子，将二组元凸起体振子的底部与箱梁的顶板连接，该实施例中二组元凸起体振子底部6采用玻璃钢制作，二组元凸起体振子顶部5采用铜材制作，形成凸起型周期复合结构箱梁Ⅱ型。
实施例3：
1)如图7～9所示，本实施例为嵌入型周期复合结构箱梁Ⅲ型，以1箱梁的顶板为基板，在顶板内侧周期性布置二组元凸起体振子，将二组元凸起体振子的底部与箱梁的顶板连接，该实施例中二组元凸起体振子底部6采用硅橡胶制作，二组元凸起体振子顶部5采用铅材制作；
2)箱梁的腹板2与箱梁的底板4为基板，在箱梁的腹板2与箱梁的底板4上同时周期性嵌入散射体，该实施例中嵌入散射体7采用铅材制作，形成嵌入型周期复合结构箱梁Ⅲ型。
实施例4：
1)如图10～11所示，本实施例为凸起型周期复合结构箱梁IV型，以1箱梁的顶板为基板，在顶板内侧周期性布置二组元凸起体振子，将二组元凸起体振子的底部与箱梁的顶板连接，该实施例中二组元凸起体振子底部6采用硅橡胶制作，二组元凸起体振子顶部5采用铅材制作；
2)箱梁的腹板2与箱梁的底板4为基板，在箱梁的腹板2与箱梁的底板4的内外两侧同时周期性布置二组元凸起体振子，将二组元凸起体振子的底部与箱梁的顶板连接，该实施例中二组元凸起体振子底部6采用玻璃钢制作，二组元凸起体振子顶部5采用铜材制作，形成凸起型周期复合结构箱梁IV型。
Claims (10)
1.一种周期复合结构箱梁，其特征在于，包括箱梁的顶板(1)，箱梁的腹板(2)，箱梁的横隔板(3)，箱梁的底板(4)；其中，箱梁的腹板(2)有两块，其下部分别连接箱梁的底板(4)的两侧，其上部与箱梁的顶板(1)的下板面连接，使周期复合结构箱梁的截面成为一个四边形，在该四边形中还设有横隔板(3)，该箱梁的横隔板(3)的上部连接箱梁的顶板(1)，两侧连接箱梁的腹板(2)，下部连接接箱梁的底板(4)。
2.根据权利要求1所述周期复合结构箱梁，其特征在于，所述箱梁包括单箱单室箱梁与单箱多室箱梁。
3.根据权利要求2所述周期复合结构箱梁，其特征在于，在所述四边形内的箱梁的顶板(1)、箱梁的腹板(2)、箱梁的底板(4)和/或箱梁的横隔板(3)上分别设有周期性或拟周期性布置的凸起体振子，凸起体振子底部(6)位于箱梁的顶板(1)、箱梁的腹板(2)、箱梁的底板(4)上，凸起体振子顶部(5)位于凸起体振子底部(6)上。
4.根据权利要求3所述周期复合结构箱梁，其特征在于，所述的凸起体振子的材质为金属、橡胶、混凝土、陶瓷、纤维增强复合材料，且周期性或拟周期性布置凸起体振子有二组元、三组元或更多组元形式。
5.根据权利要求3所述周期复合结构箱梁，其特征在于，所述周期性或拟周期性布置的凸起体振子分为单侧凸起阵子与双侧凸起阵子。
6.根据权利要求1所述周期复合结构箱梁，其特征在于，在所述的箱梁的腹板(2)、箱梁的底板(4)、箱梁的横隔板(3)上设有嵌入散射体(7)，该嵌入散射体(7)为周期性或拟周期性分布，分布的形式有二组元，三组元或更多组元。
7.根据权利要求6所述周期复合结构箱梁，其特征在于，所述的周期性或拟周期性嵌入散射体(7)的材质为金属、橡胶、混凝土、陶瓷或纤维增强复合材料。
8.根据权利要求3或6所述周期复合结构箱梁，其特征在于，所述周期性嵌入散射体与周期性布置凸起体振子，通过其不同排列规律形成箱梁特定的禁带特性、振动局域化特性和振动定向传播特性。
9.根据权利要求8所述周期复合结构箱梁，其特征在于，所述周期性嵌入散射体与周期性布置凸起体振子，在其自身排列具有规律性的同时，可进行缺陷设计，通过不同的缺陷形式对箱梁的振动进行诱导，使弹性波沿着线缺陷方向定向传播，促使弹性振动能量的定点吸收与定向分散，通过点缺陷区域的牺牲破坏与线缺陷方向的定向诱导，形成对关键区域的保护屏障。
10.根据权利要求9所述周期复合结构箱梁，其特征在于，周期性嵌入散射体与周期性布置凸起体振子，所述的缺陷设计包括：点缺陷设计、线缺陷设计与局部面积缺陷设计。
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