CN216551366U - 一种波阻立柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种波阻立柱，涉及轨道交通减振降噪技术领域，包括混凝土基体以及若干个局域共振体，混凝土基体用于构成波阻立柱的主体，混凝土基体与钢轨连接；若干个局域共振体设于混凝土基体内，若干个局域共振体在混凝土基体形成二维周期点阵结构，最终构成声子晶体，使得落在弹性波带隙范围内的振动不能被继续传递，从而实现隔阻轨道振动向上盖物业基础传递。

Description

一种波阻立柱

技术领域

本实用新型涉及轨道交通减振降噪技术领域，具体而言，涉及波阻立柱。

背景技术

为充分利用城市土地与空间资源，车辆段上盖物业开发应运而生。由于部分上盖物业结构修建在车辆段车库区域，列车在进入检查坑区段时，车辆运行引起的轨道振动会沿着整体传递至上盖物业建筑，引发上盖结构的振动与二次结构噪声。目前，可通过采用高弹减振扣件或者立柱下减振垫以实现检查坑区轮轨振动的衰减，但该方法常导致钢轨垂向位移的扩大不利于行车的安全性，且采用立柱下减振垫时由于扩大了铺设面积，造价昂贵。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种波阻立柱，以改善上述问题。为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

本申请提供了一种波阻立柱，包括混凝土基体以及若干个局域共振体，所述混凝土基体用于构成波阻立柱的主体，所述混凝土基体与钢轨连接；所述若干个局域共振体设于所述混凝土基体内，所述若干个局域共振体在所述混凝土基体形成周期点阵结构，所述局域共振体用于与混凝土基体中的振动弹性波产生反向共振。

进一步地，所述若干个局域共振体在所述混凝土基体形成三维周期点阵结构。

进一步地，所述若干个局域共振体在混凝土基体内等距设置。

进一步地，所述若干个局域共振体由外到内分均为软质包裹层和硬质核心。

进一步地，所述软质包裹层外设有硬质壳体，所述软质包裹层填充于硬质壳体与硬质核心之间。

进一步地，所述软质包裹层为聚氨酯材料制成。

进一步地，所述硬质核心为铅金属制成。

进一步地，所述硬质核心为钢材制成。

进一步地，所述波阻立柱包括扣件套管，所述扣件套管设于基体顶部，所述扣件套管用于与钢轨进行连接。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过混凝土基体、软质包裹层以及硬质核心构成了一种三维周期局域振子结构，具有“弹簧振子”系统的特点，具有弹性波禁带特性，其不会影响钢轨结构的整体弹性，不会导致钢轨发生垂向变形增大的可能性，并且将减振措施对轨道的动态响应与行车安全的影响降至最低。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例中所述波阻立柱的结构示意图；

图2为本实用新型实施例3中的所述波阻立柱的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1中的所述局域共振体的结构示意图；

图4为本实用新型中所述正立方体核心与所述球体硬质壳体构成的所述局域共振体剖面结构示意图；

图5为本实用新型中所述球体核心与所述正立方体硬质壳体构成的所述局域共振体剖面结构示意图。

图中标记：1、波阻立柱；2、局域共振体；3、混凝土基体；4、钢轨；5、扣件套管；6、硬质壳体；7、软质包裹层；8、硬质核心。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

部分上盖物业结构修建在车辆段车库区域，列车在进入检查坑区段时，车辆运行引起的轨道振动会沿着支承立柱传入基础，并传递至上盖物业建筑，引发上盖结构的振动与二次结构噪声，对建筑内人们的正常活动与休息产生干扰。目前，采用高弹减振扣件或者立柱下减振垫以实现检查坑区轮轨振动的衰减，但该方法常导致钢轨4垂向位移的扩大，不利于行车的安全性，且采用立柱下减振垫时由于扩大了铺设面积，造价昂贵。

实施例1：

如图1所示，本实施例中提供了一种波阻立柱1。图示出了在本实施例包括混凝土基体3，为了便于下文的说明在本实施例中，混凝土基体3为矩形柱，其混凝土基体3为波阻立柱1的主要构成部分，构成了波阻立柱1的主体，混凝土基体3与钢轨4连接；为了解决列出进站带来的振动以及二次结构噪声问题。本实施例中采用了局域共振声子晶体机理来解决上述问题，即在本申请中包括有若干个局域共振体2，若干个局域共振体2设于混凝土基体3内，若干个局域共振体2在混凝土基体3形成周期点阵结构，其中局域共振体2与局域共振体2之间的间隔为80mm，局域共振体2用于与混凝土基体3中的振动弹性波产生反向共振,即对于轮轨的振动，局域共振体2与所述混凝土基体中产生反向共振，产生弹性波传播带隙，吸收轮轨传递过来的振动。通过上述的设置，局域共振体2埋入混凝土基体3中形成声子晶体，使得波阻立柱1具有低频禁带特性，使得当列车进站后产生的振动落在弹性波带隙范围内，这该频率的振动被若干个局域共振体2吸收从而不能被继续传递，最终实现对轨道振动向上盖物业基础传递的隔阻。

参见图1，图中示出了在实施例中还包括扣件套管5，扣件套管 5设于混凝土基体3顶部，其中扣件套管5用于与钢轨4进行连接。通过扣件套管5可以简化本实施例与钢轨4的连接，使得在施工时，只需通过扣件套管5与钢轨4连接即可。即在本实施中，为了避免局域共振体2与扣件套管5相冲突的问题，在本实施中，局域共振体2 设置于在扣件套管5的下方，其中扣件套管为市场采购品，不是本申请的重点，所以不在此赘述其机构。

参见图1，图中示出了局域共振体2由外到内分均为软质包裹层 7和硬质核心8,通过以上设置，便在本实施例中构成了一种三元结构：混凝土基体3-软质包裹层7-硬质核心8。便形成了类似“弹簧振子”的系统，又或者可以称为谐振子，其中对于硬质核心8的密度越大，软质包裹层7越软，相当于弹簧的劲度系数越小，其能吸收共振的频率越低。所以在本实施例中，所以在本实施例中，对于硬质核心8的密度优选为大于等于7.85g/cm³。具体来说，在本实施中，硬质核心8优选为钢材，这样来说，对于那本领域的技术人员来说，也可以选择其余的高密度的材料，比如铅块，当然也不仅仅限于金属材料，本实施例中不作出具体的限制。而对于软质包裹层7在本实施中优选为聚氨酯材料制成。其中为了更好的效果选择采用热塑性聚氨酯弹性体橡胶，采用上述材料强度高、韧性好，构成谐振子系统后能很好的吸收铁轨传递的振动。

参见图2，在实际使用中，局域共振体2的形状为半径为15mm 的球体，软质包裹层7的厚度为10mm。局域共振体2之间的布置间隔为80mm。但是实际使用中发现本实施例中，存在实际使用性能与预期有所差距，在拆开浇筑后的波阻立柱1发现，其软质包裹层7 破损，混凝土基体3与硬质核心8直接接触。所以为了解决上述问题，在本实施例中，局域共振体2外还设有硬质壳体6，硬质壳体6的厚度为10mm，硬质壳体6包裹软质包裹层7，换而言之，在硬质核心 8与硬质壳体6之间的间隙中填充着软质包裹层7，通过硬质壳体6 的保护，能在浇筑波阻立柱1的过程中保护局域共振体2。使得实际使用性能与预期性能差距在计算误差范围内。

具体的使用过程：S1、混凝土基体3的浇筑过程中，加入局域共振体2以及扣件套管5；S2、波阻立柱1通过扣件套管5安装在钢轨 4之下。当轮轨振动从钢轨4传递至波阻立柱1时，波阻立柱1中的局域共振体2中的硬质核心8与橡胶包裹层构成质量-弹簧系统，与波阻立柱1中的振动弹性波产生反向共振，产生弹性波传播带隙，致使落在弹性波带隙范围内的振动不能被继续传递，从而实现对轨道振动向上盖物业基础传递的隔阻。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上做出进一步的优化，其目的在于进一步提升波阻立柱1对于振动的吸收效果。同时也为了区分明确加工出的波阻立柱1性能效果，实现对于不同区域的特定振动波产生较好吸收效果。在本实施例中，若干个局域共振体2沿着混凝土基体3 的长度、宽度、高度方向上设置，即若干个局域共振体2在混凝土基体3形成三维周期点阵结构。换而言之，局域共振体2沿着混凝土基体3的长度方向设置，局域共振体2沿着混凝土基体3的宽度方向设置，局域共振体2沿着混凝土基体3的高度方向设置，通过以上设置可以加强波阻立柱1对于振动的吸收能力，同时为了后期根据不同使用需求，能所需选用不同吸收能力的波阻立柱1，在本实施中，局域共振体2沿着混凝土基体3的长度、宽度、高度三个方向等距设置，其间隔均为80mm。通过以上规范的设置局域共振体2的位置，可以有效通过理论计算的得出不同间距的局域共振体2所能吸收的振动频率，有利于有计划的规划车辆段上盖物业的开发工作。通过采用本实施例后，其不会影响钢轨4结构的整体弹性，不会导致钢轨4发生垂向变形增大的可能性，并且将减振措施对轨道的动态响应与行车安全的影响降至最低。

本实施例的具体使用过程与实施例1相同。需要说明的是，在本实施例中，本领域技术人员可以根据不同的减振需求，调整局域共振体内部结构的尺寸，也可调整其在混凝土基体3中的布设间距以实现不同的隔振目标使用需求。

实施例3：

本实施例与实施例2的区别在于，采用不同的区域共振体。

在本实施例中，局域共振体2的硬质核心8为正立方体，其边长为24mm；金属壳体采用空心球体结构，其外球体半径为30mm，厚度为5mm，其结构剖面图如图4所示。

本实施例的具体使用过程与实施例1相同。

实施例4：

本实施例与实施例2的区别在于，采用不同的区域共振体。

本实施例中，局域共振体2的硬质核心8为球体，其半径为15mm；金属壳体采用空心正立方体结构，其外正方体边长为60mm，厚度为 5mm，其结构剖面图如图5所示。

本实施例的具体使用过程与实施例1相同。

实施例5：

本实施例与实施例2的区别在于，采用不同的区域共振体。

本实施例中，局域共振体2核心为圆柱，其高度为30mm，底面半径为15mm；金属壳体采用空心圆柱体结构，外圆柱体高度为60mm，外圆柱体半径30mm，其结构剖面图如图5所示。

本实施例的具体使用过程与实施例1相同。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种波阻立柱，其特征在于，包括：

混凝土基体(3)，所述混凝土基体(3)用于构成波阻立柱(1)主体，所述混凝土基体(3)与钢轨(4)连接；以及

若干个局域共振体(2)，所述若干个局域共振体(2)设于所述混凝土基体(3)内，所述若干个局域共振体(2)在所述混凝土基体(3)形成周期点阵结构，所述局域共振体(2)用于与所述混凝土基体(3)中的振动弹性波产生反向共振。

2.根据权利要求1所述的波阻立柱，其特征在于：所述若干个局域共振体(2)在所述混凝土基体(3)形成三维周期点阵结构。

3.根据权利要求2所述的波阻立柱，其特征在于：所述若干个局域共振体(2)在所述混凝土基体(3)内等距设置。

4.根据权利要求1所述的波阻立柱，其特征在于：所述若干个局域共振体(2)由外到内分均为软质包裹层(7)和硬质核心(8)。

5.根据权利要求4所述的波阻立柱，其特征在于：所述硬质核心(8)的密度大于等于7.85g/cm³。

6.根据权利要求4-5任意一项所述的波阻立柱，其特征在于：所述软质包裹层(7)外设有硬质壳体(6)，所述软质包裹层(7)填充于所述硬质壳体(6)与所述硬质核心(8)之间。

7.根据权利要求6所述的波阻立柱，其特征在于：所述软质包裹层(7)为聚氨酯材料制成。

8.根据权利要求6所述的波阻立柱，其特征在于：所述硬质核心(8)为铅金属制成。

9.根据权利要求6所述的波阻立柱，其特征在于：所述硬质核心(8)为钢材制成。

10.根据权利要求1所述的波阻立柱，其特征在于：所述波阻立柱(1)包括扣件套管(5)，所述扣件套管(5)设于所述混凝土基体(3)顶部，所述扣件套管(5)用于与钢轨(4)进行连接。

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