[發(fā)明專利]一種基于聲子晶體原理實(shí)現(xiàn)寬頻減振的無(wú)砟軌道板結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011201312.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112359652B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳曉斌;唐豪;王業(yè)順;喻昭晟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E01B1/00
• 分類(lèi)號(hào): E01B1/00;E01B19/00;F16F15/08
• 代理公司: 杭州華知專利事務(wù)所(普通合伙) 33235
• 代理人: 龍湖浩

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于聲子晶體原理實(shí)現(xiàn)寬頻減振的無(wú)砟軌道板結(jié)構(gòu)，包括無(wú)砟軌道板減震結(jié)構(gòu)，無(wú)砟軌道板減震結(jié)構(gòu)由沿線路方向重復(fù)布置的周期性鋼柱減振裝置、周期性橡膠柱減振裝置和軌道板三部分組成，周期性鋼柱減振裝置和周期性橡膠柱減振裝置均位于軌道位置下方的軌道板內(nèi)，周期性橡膠柱減振裝置置于周期性鋼柱減振裝置的下方，并排平行分布。本發(fā)明周期排布的鋼柱對(duì)高頻振動(dòng)衰減較好，周期排布的橡膠柱對(duì)低頻振動(dòng)衰減較好，而且橡膠由于自身的阻尼作用對(duì)高頻振動(dòng)也能產(chǎn)生一定的衰減，二者結(jié)合大大減小了軌道結(jié)構(gòu)的整體振動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于聲子晶體原理減振領(lǐng)域，尤其涉及一種基于聲子晶體原理實(shí)現(xiàn)寬頻減振的無(wú)砟軌道板結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

目前通常采用的列車(chē)減振措施是將減振部件(如彈性墊層、彈簧支座等)置于鋼軌下、軌枕下或道床下，為軌道系統(tǒng)提供必要的彈性，吸收振動(dòng)能量，以增加減振性能，但這些減振部件具有壽命有限、造價(jià)昂貴且維修困難的缺點(diǎn)。除此之外，這些減振部件的作用原理決定了其只對(duì)于頻率與其固有頻率接近或高于其固有頻率的振動(dòng)波減振效果較好，而對(duì)于低于其固有頻率的低頻波減振效果不佳。另外，減振部件使軌道結(jié)構(gòu)的剛度降低，會(huì)增加軌面的垂向動(dòng)位移，影響列車(chē)的安全運(yùn)行。

基于聲子晶體原理產(chǎn)生的周期結(jié)構(gòu)減振是一種新型的減振方法，其減振原理有別于常規(guī)的減振技術(shù)。周期結(jié)構(gòu)具有帶隙特性，當(dāng)彈性波的頻率落在帶隙范圍內(nèi)時(shí)，波的傳播會(huì)大大衰減，而落在帶隙范圍外時(shí)，波會(huì)沒(méi)有衰減地順利通過(guò)。通過(guò)合理設(shè)計(jì)其幾何和材料參數(shù)，可以調(diào)節(jié)帶隙范圍。在以往的減振設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮基體對(duì)內(nèi)含物的約束作用對(duì)帶隙的影響，在這種情況下，如果基體的約束能力較弱，那么基于布拉格散射原理產(chǎn)生的帶隙特點(diǎn)是頻率較高，且要求結(jié)構(gòu)的尺寸較大；基于局域共振原理的結(jié)構(gòu)要求在重芯體外面包覆橡膠等軟材料，產(chǎn)生的帶隙頻率較低，但帶隙寬度非常窄。

目前尚未有基于聲子晶體原理產(chǎn)生的周期結(jié)構(gòu)減振和軌道結(jié)構(gòu)結(jié)合的方式。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于聲子晶體原理實(shí)現(xiàn)寬頻減振的無(wú)砟軌道板結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于聲子晶體原理實(shí)現(xiàn)寬頻減振的無(wú)砟軌道板結(jié)構(gòu)，包括無(wú)砟軌道板減震結(jié)構(gòu)，無(wú)砟軌道板減震結(jié)構(gòu)由沿線路方向重復(fù)布置的周期性鋼柱減振裝置、周期性橡膠柱減振裝置和軌道板三部分組成，周期性鋼柱減振裝置和周期性橡膠柱減振裝置均位于軌道位置下方的軌道板內(nèi)，周期性橡膠柱減振裝置置于周期性鋼柱減振裝置的下方，并排平行分布。

作為優(yōu)選，所述周期性鋼柱減振裝置由鋼筋和鋼板組成，周期性橡膠柱減振裝置由橡膠柱和橡膠板組成，鋼筋和橡膠柱按照一定的間距在沿軌道板深度方向和寬度方向周期排列，且兩個(gè)方向的排數(shù)均大于或等于2排。

作為優(yōu)選，所述周期性鋼柱減振裝置和周期性橡膠柱減振裝置的高度總和小于軌道板的厚度。

作為優(yōu)選，所述鋼筋和橡膠柱兩端分別鑲嵌在鋼板和橡膠板上固定。

作為優(yōu)選，所述鋼筋和橡膠柱的直徑、長(zhǎng)度、間距和排數(shù)，根據(jù)所需要減振的頻率范圍設(shè)計(jì)。所需減振的截止頻率越大，鋼筋和橡膠柱的直徑設(shè)計(jì)越大、長(zhǎng)度設(shè)計(jì)越小、間距設(shè)計(jì)越小，鋼筋和橡膠柱的排數(shù)越多減振效果越好。

作為優(yōu)選，所述軌道板由混凝土澆筑而成，混凝土包覆周期性鋼柱減振裝置和周期性橡膠柱減振裝置。