[發明專利]周期排樁隔振裝置

有效

• 申請號: 201911293490.8
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN110952601B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 孫曉靜;姜博龍;劉衛豐;馬蒙;劉維寧;邱瑞辰
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: E02D31/08
• 分類號: E02D31/08
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發明提供了一種周期排樁隔振裝置。該裝置包括：周期化設計的排樁結構，該排樁結構中包括多個排樁，每個排樁的橫截面形式為X型。排樁包括散射型排樁和局域共振型排樁，散射型排樁的散射體為單一材料，在局域共振型排樁的基體和散射體中間加入了不同材料的包裹層。排樁的布設方式包括六角晶格排列、正方晶格排列和不同長寬比的長方晶格排列。本發明的裝置利用周期結構(排樁)的彈性波帶隙特性，從而顯著降低目標頻段的振動水平，以滿足減振需求。

技術領域

本發明涉及軌道交通減振技術領域，尤其涉及一種周期排樁隔振裝置。

背景技術

截至2018年12月31日，我國內地累計有35個城市建成投入運營城軌線路5766.6km。城市軌道交通快速發展的同時，其所帶來的環境振動污染問題也日益凸顯，對建筑結構、建筑內的精密儀器設備、人或藝術品等都已產生不利影響。由此可見，有效控制軌道交通引起的環境振動具有重要的意義和價值。

現有的城市軌道交通環境振動控制方法可分為三類：振源減振措施、傳播路徑隔振措施和被動隔振措施。某些情況下，如城市軌道線路難以繞行敏感建筑物、已建成軌道線路上蓋高品質建筑物、已完成鋪軌的軌道難以更換新型減振軌道結構、地面敏感建筑物無法搬遷或無法加裝隔振支座等，振源減振措施和被動隔振措施發揮到極致仍無法滿足需求，或無法采取振源減振措施和被動隔振措施，此時需要采用恰當的傳播路徑隔振措施進行減隔振處理，以滿足減振要求。

常見的軌道交通傳播路徑隔振措施包括彈性基礎、明溝或空溝、填充溝、排樁和波阻塊等，其中排樁憑借施工速度快、造價低、在低頻隔振中對屏障埋置深度要求低等優點而被廣泛關注。此外，大量研究表明周期結構具有彈性波帶隙特性，即某些特定頻段的振動無法通過周期結構繼續傳播。

目前，現有技術中還沒有一種有效的基于周期結構的傳播路徑隔振措施。

發明內容

本發明的實施例提供了一種周期排樁隔振裝置，以實現一種基于周期結構的傳播路徑隔振措施。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種X型周期排樁隔振裝置，包括：周期化設計的排樁結構，該排樁結構中包括多個排樁，每個排樁的橫截面形式為X型。

優選地，所述的排樁包括散射型排樁和局域共振型排樁，所述散射型排樁的散射體為單一材料，在所述局域共振型排樁的基體和散射體中間加入了不同材料的包裹層。

優選地，所述排樁的布設方式包括六角晶格排列、正方晶格排列和不同長寬比的長方晶格排列。

優選地，所述排樁的樁體材料包括橡膠、土體、混凝土和鑄鐵。

優選地，所述排樁的樁體材料、晶格類型、填充率、截面控制參數和周期常數根據所需要減振控制的目標頻段的起始頻率和帶寬而確定。

優選地，所述填充率η的計算公式為：

η＝基本單元散射體面積/基本單元面積＝[4pq-p²cot(α/2)/2]/(a²sin60°)

在填充率一定的情況下，首階完全帶隙的起始頻率、截止頻率和帶寬都隨著周期常數的變大而降低，且平面外的帶寬比平面內帶寬更大。

優選地，當周期常數一定時，平面內，隨著p/a增大，起始頻率、截止頻率和帶寬都增大，變化幅度不大；平面外，隨著p/a增大，起始頻率略增加，變化幅度不大，截止頻率和帶寬增幅較大。

優選地，當周期常數一定時，平面內，隨著q/a增大，起始頻率、截止頻率都增大，且當q/a超過0.55時增速變大，帶寬變化幅度不大；平面外，隨著q/a增大，起始頻率、截止頻率和帶寬都增大，變化幅度不大。

優選地，平面內，當夾角超過75°時帶隙起止頻率變大；平面外，夾角達到75°以上時，帶寬變小。