用于车行桥梁的自旋转风声屏障的制作方法

本实用新型涉及车行桥梁防护设施技术领域，特别地，涉及一种通过自旋转消音叶片适应风速变化发生不同角度旋转的智能便捷化来挡流、导流和消音的屏障。

背景技术：

随着我国交通建设的不断发展，所建公路和铁路不断增多，不仅跨越了居民区及商业办公区带来了噪声污染，而且也可能跨越强风或大风区带来安全隐患。噪声污染对人们的生活和工作带来了极大的影响，人们对此意见很大；强风极大可能会导致行驶中的汽车、列车发生侧滑、翻车等交通事故，影响正常的行车效果，并且强风下禁止车辆通行或列车停运可能造成极大的经济损失。因此，噪声污染和强风隐患成为交通运输行业中需要解决的问题。

声屏障是解决城市交通噪声污染的重要手段，然而现有声屏障多为实体，在隔声降噪的同时，会引入较大的风荷载，对其他结构或附近人们产生安全隐患，尤其是在大跨桥梁、山区等强风区。风屏障是解决强风下行车安全与舒适的主要手段，但风屏障却不能进行有效的吸/隔声，所以将风屏障和声屏障进行有机结合是解决此问题的方法。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种用于车行桥梁的自旋转风声屏障，以解决现有声屏障抗风性能和风屏障消音能力不足的技术问题。

本实用新型提供一种用于车行桥梁的自旋转风声屏障，包括至少两根支撑立柱，支撑立柱间隔分布且固结于桥面或底座上，相邻两根支撑立柱之间转动连接有至少两块用于利用板体质量分布不同而旋转力矩不同的特性以自旋转挡流和导流的消音叶片，消音叶片通过旋转横轴转动连接于支撑立柱上，相邻两块消音叶片的转动轨迹之间留有用于消除消音叶片自由转动过程中彼此之间的转动阻碍和进行泄流导流的间隙空间。

进一步地，旋转横轴处于消音叶片的中轴线上，以使消音叶片构成两侧悬挑的旋转体；或者旋转横轴处于消音叶片的板边部位，以使消音叶片构成单侧悬挑的旋转体。

进一步地，旋转横轴两端分别固接于相对应的支撑立柱上，旋转横轴的轴身与消音叶片的板面铰接，消音叶片的非安装板面为悬挑的自由部。

进一步地，消音叶片与旋转横轴之间采用点连接、线连接、面连接中的至少一种。

进一步地，消音叶片与旋转横轴之间采用轴承、套管、合页的铰接形式中的至少一种；消音叶片的一侧或两侧板面与旋转横轴铰接，或者旋转横轴夹持于两块消音叶片之间。

进一步地，旋转横轴与消音叶片连接的转角部位设置为弧形过渡。

进一步地，消音叶片的自由板边带有用于扰乱和抵消风流和降低风噪的风嘴；风嘴采用装配于消音叶片的自由板边的扁口风嘴或螺旋口风嘴，或者风嘴采用开设于消音叶片板面上的开孔或开槽。

进一步地，消音叶片的叶片形式采用直线形、折线形或曲面形；相邻两支撑立柱之间设置的消音叶片具有不同的叶片层数、不同的叶片厚度、不同的叶片风嘴角度中的至少一种；或者相邻两支撑立柱之间设置的消音叶片具有相同的叶片层数、相同的叶片厚度、相同同的叶片风嘴角度中的至少一种。

进一步地，消音叶片内设置有吸声层或吸声构造；吸声层为铝纤维层、泡沫铝层、矿棉层、泡沫涂料层或外涂吸声层中的至少一种；吸声结构为穿孔板结构、微创孔板结构、狭缝吸声结构中的至少一种。

进一步地，消音叶片的至少一个自由板边为柔性板边或弹性板边；或者消音板片的一端安装高度高于另一端的安装高度，形成倾斜布设的消音板片。

用于车行桥梁的自旋转风声屏障，包括沿桥梁纵向间隔布设于桥梁两侧并固接于桥面或底座上的支撑立柱。相邻两立柱之间装有至少一块用于吸/隔音并可通过自身旋转的方式使其在风荷载作用下绕轴旋转改变透风率和气流流向的消音叶片。消音叶片自旋转特性的实现可以通过改变自身质量分布、改变与旋转横轴的连接位置，或通过基于风速-响应为评判标准的控制旋转电机或其他反馈控制装置。消音叶片在外界风速较小时处于关闭状态如同普通的声屏障，若遇强风天气消音叶片发生旋转通过自身刚度进行挡流，通过旋转产生的间隙空间进行泄流和导流。消音叶片通过旋转横轴固定于支撑立柱上，可以设置不同的叶片尺寸和数量，同时也可与现有技术的声屏障吸/隔声构件组合使用。该屏障将声屏障和风屏障的理念有机结合，具有高效合理、简单实用、新颖美观的优点，适合推广，经济效益明显。

用于车行桥梁的自旋转风声屏障，包括沿桥梁纵向间隔布设于两侧并固接于桥面或底座上的支撑立柱，相邻两支撑立柱之间装有至少一块用于吸/隔音并可通过自身旋转的方式使其在风荷载作用下绕轴旋转改变透风率和气流流向的消音叶片。消音叶片在强风环境下绕旋转横轴发生旋转并产生间隙空间，通过间隙空间进行泄流和导流。消音叶片的第一组相对板侧壁通过旋转横轴固接于支撑立柱上；消音叶片第二组相对板侧壁为悬挑的自由部。旋转横轴两端分别固接于相对应的支撑立柱上，旋转横轴的轴身与消音叶片的板面铰接，消音叶片的非安装板面为悬挑的自由部。旋转横轴一般垂直固接于支撑立柱的侧壁上。消音叶片与旋转横轴之间采用点连接、线连接、面连接中的至少一种。消音叶片与旋转横轴之间采用轴承、套管、合页等铰接形式中的至少一种。消音叶片的一/两侧板面与旋转横轴铰接，或者旋转横轴夹持于两块消音叶片之间。单侧连接时旋转横轴与消音叶片连接的转角部位设置为弧形过渡；双侧夹持时转角部位设置轴承、套管等形式。间隙空间在外界风速较小时是不存在的，当外界风速过大影响桥梁或屏障结构安全时，消音叶片发生旋转而产生间隙空间。消音叶片种类多元化，叶片形式包括直线形、折线形、曲面形，可在两支撑立柱间设置不同叶片层数、叶片厚度、叶片风嘴角度的消音叶片；亦可规格化，便于生产使用。消音叶片结构内设置吸声材料或吸声结构。吸声材料为铝纤维、泡沫铝、矿棉、泡沫涂料或外涂其他吸声材料等材料的至少一种。吸声结构为穿孔板结构、微创孔板结构、狭缝吸声结构等结构中的一种。消音叶片的板面上可喷绘用于增加表面视觉效果的色彩、图案或文字。保证消音叶片自旋转的方法包括可以通过改变叶片的质量分布，改变消音叶片与旋转横轴连接位置，或通过基于风速、响应为评判标准的控制旋转电机或其他反馈控制装置。消音叶片在外界风速较小时处于关闭状态如同普通的声屏障，通过叶片进行吸/隔声；若遇强风天气消音叶片发生旋转通过自身刚度进行挡流，通过旋转产生的间隙空间进行泄流和导流，同时仍可通过消音叶片和间隙空间进行吸/隔声。该屏障基于叶片可开可合的结构原理，将风屏障和声屏障进行有机结合，利用自旋转消音叶片达到“大风大旋转保证结构安全，小风不旋转消除噪声污染”的目的。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型用于车行桥梁的自旋转风屏障，在抵抗强风方面，利用消音叶片固有刚度进行挡流，利用消音叶片质量分布不同旋转力矩不同、旋转横轴与消音叶片固定位置不同旋转力矩不同、叶片层数不同导流、泄流特性不同等可调特性，达到在不同风速大小下进行不同的旋转角度使车、桥防风性能更优，完成自旋转智能化挡流和导流。在抵抗噪声方面，利用消音叶片或和其他屏障结构结合进行吸/隔声，从而减弱车辆与列车等带来的噪声污染。更有显著的技术效果是该屏障能够结合通风、消音二者的优势，综合优化控制风荷载和噪声的影响，能够通过改变消音叶片的大小、层数、固定位置或叶片自身质量分布等来综合优化屏障的通风消音性能，使达到最优。该屏障是将声屏障和风屏障的理念有机结合，具有高效合理、简单方便、新颖美观的优点，适合推广，经济效益明显。智能化通风消音的原理在于利用消音叶片的特定旋转力矩和旋转角度相对应、可调整的特性，使其在不同风速下产生不同的确定旋转角度，抵挡部分风压的同时，使气流沿消音叶片板面发散导流，因此该屏障能够很好地适应风速的变化；同时，消音叶片利用消音材料或消音结构能够很好地吸/隔声，保证在较小风速下该屏障等同于普通声屏障。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型实施例的双悬臂式百叶窗型风声屏障的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的风声屏障在铁路桥上安装布置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的单悬臂式百叶窗型风声屏障的结构示意图；

图4是本实用新型实施例的合页型自旋转风声屏障的结构示意图；

图5是本实用新型实施例的组合(百叶窗-合页)型风声屏障的结构示意图；

图6是本实用新型实施例的不同安装方式、叶片厚度、叶片风嘴角度、叶片形式(折线、曲面等)的自旋转风声屏障的结构示意图。

图例说明：

1、支撑立柱；2、消音叶片；3、旋转横轴；4、间隙空间；5、桥面或底座。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本实用新型实施例的双悬臂式百叶窗型风声屏障的结构示意图；图2是本实用新型实施例的风声屏障在铁路桥上安装布置的结构示意图；图3是本实用新型实施例的单悬臂式百叶窗型风声屏障的结构示意图；图4是本实用新型实施例的合页型自旋转风声屏障的结构示意图；图5是本实用新型实施例的组合(百叶窗-合页)型风声屏障的结构示意图；图6是本实用新型实施例的不同安装方式、叶片厚度、叶片风嘴角度、叶片形式(折线、曲面等)的自旋转风声屏障的结构示意图。

如图1和图2所示，本实施例的用于车行桥梁的自旋转风声屏障，包括至少两根支撑立柱1，支撑立柱1间隔分布且固结于桥面或底座5上，相邻两根支撑立柱1之间转动连接有至少两块用于利用板体质量分布不同而旋转力矩不同的特性以自旋转挡流和导流的消音叶片2，消音叶片2通过旋转横轴3转动连接于支撑立柱1上，相邻两块消音叶片2的转动轨迹之间留有用于消除消音叶片2自由转动过程中彼此之间的转动阻碍和进行泄流导流的间隙空间4。本实用新型用于车行桥梁的自旋转风屏障，在抵抗强风方面，利用消音叶片固有刚度进行挡流，利用消音叶片质量分布不同旋转力矩不同、旋转横轴与消音叶片固定位置不同旋转力矩不同、叶片层数不同导流、泄流特性不同等可调特性，达到在不同风速大小下进行不同的旋转角度使车、桥防风性能更优，完成自旋转智能化挡流和导流。在抵抗噪声方面，利用消音叶片或和其他屏障结构结合进行吸/隔声，从而减弱车辆与列车等带来的噪声污染。更有显著的技术效果是该屏障能够结合通风、消音二者的优势，综合优化控制风荷载和噪声的影响，能够通过改变消音叶片的大小、层数、固定位置或叶片自身质量分布等来综合优化屏障的通风消音性能，使达到最优。该屏障是将声屏障和风屏障的理念有机结合，具有高效合理、简单方便、新颖美观的优点，适合推广，经济效益明显。智能化通风消音的原理在于利用消音叶片的特定旋转力矩和旋转角度相对应、可调整的特性，使其在不同风速下产生不同的确定旋转角度，抵挡部分风压的同时，使气流沿消音叶片板面发散导流，因此该屏障能够很好地适应风速的变化；同时，消音叶片利用消音材料或消音结构能够很好地吸/隔声，保证在较小风速下该屏障等同于普通声屏障。提出了一种通过改变叶片自身质量分布等方式达到在一定风速下旋转一定角度来保证在该条件下的屏障和桥梁结构安全的消音屏障。实现在小风环境下车辆或列车运行时吸/隔音，保证居民及商业办公区人们的生活和工作舒适；在大风环境下保证屏障自身或桥梁结构的安全性，防止在风荷载作用下屏障破坏或桥梁振动过于大，保证列车运行安全和周围居民人身和财产安全，提高结构安全性和列车运行舒适性。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中，旋转横轴3处于消音叶片2的中轴线上，以使消音叶片2构成两侧悬挑的旋转体；或者旋转横轴3处于消音叶片2的板边部位，以使消音叶片2构成单侧悬挑的旋转体。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中，旋转横轴3两端分别固接于相对应的支撑立柱1上。旋转横轴3的轴身与消音叶片2的板面铰接。消音叶片2的非安装板面为悬挑的自由部。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中，消音叶片2与旋转横轴3之间采用点连接、线连接、面连接中的至少一种。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中，消音叶片2与旋转横轴3之间采用轴承、套管、合页的铰接形式中的至少一种。可选地，消音叶片2的一侧或两侧板面与旋转横轴3铰接。可选地，旋转横轴3夹持于两块消音叶片2之间。

本实施例中，旋转横轴3与消音叶片2连接的转角部位设置为弧形过渡。

本实施例中，消音叶片2的自由板边带有用于扰乱和抵消风流和降低风噪的风嘴。可选地，风嘴采用装配于消音叶片2的自由板边的扁口风嘴或螺旋口风嘴。可选地，风嘴采用开设于消音叶片2板面上的开孔或开槽。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中，消音叶片2的叶片形式采用直线形、折线形或曲面形。相邻两支撑立柱1之间设置的消音叶片2具有不同的叶片层数、不同的叶片厚度、不同的叶片风嘴角度中的至少一种。相邻两支撑立柱1之间设置的消音叶片2具有相同的叶片层数、相同的叶片厚度、相同同的叶片风嘴角度中的至少一种。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中，消音叶片2内设置有吸声层或吸声构造。吸声层为铝纤维层、泡沫铝层、矿棉层、泡沫涂料层或外涂吸声层中的至少一种。吸声结构为穿孔板结构、微创孔板结构、狭缝吸声结构中的至少一种。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中，消音叶片2的至少一个自由板边为柔性板边或弹性板边。消音板片的一端安装高度高于另一端的安装高度，形成倾斜布设的消音板片。

如图1和图2所示，本实施例的用于车行桥梁的自旋转风声屏障，包括沿桥梁纵向间隔布设于两侧并固接于桥面或底座5上的支撑立柱1，相邻两支撑立柱1之间装有至少一块用于吸/隔音并可通过自身旋转的方式使其在风荷载作用下绕轴旋转改变透风率和气流流向的消音叶片2，消音叶片2在强风环境下绕旋转横轴3发生旋转并产生间隙空间4，通过间隙空间4进行泄流和导流。可选地，该屏障可与现有技术的声屏障吸/隔声构件组合使用。本实用新型用于车行桥梁的自旋转风屏障，在抵抗强风方面，利用消音叶片2固有刚度进行挡流，利用消音叶片2质量分布不同旋转力矩不同、旋转横轴3与消音叶片2固定位置不同旋转力矩不同、叶片层数不同导流、泄流特性不同等可调特性，达到在不同风速大小下进行不同的旋转角度使车、桥防风性能更优，完成自旋转智能化挡流和导流；在抵抗噪声方面，利用消音叶片2或和其他屏障结构结合进行吸/隔声，从而减弱车辆与列车等带来的噪声污染。更有显著的技术效果是该屏障能够结合通风、消音二者的优势，综合优化控制风荷载和噪声的影响，能够通过改变消音叶片2的大小、层数、固定位置或叶片自身质量分布等来综合优化屏障的通风消音性能，使达到最优。可以说该屏障是将声屏障和风屏障的理念有机结合，具有高效合理、简单方便、新颖美观的优点，适合推广，经济效益明显。智能化通风消音的原理在于利用消音叶片2的特定旋转力矩和旋转角度相对应、可调整的特性，使其在不同风速下产生不同的确定旋转角度，抵挡部分风压的同时，使气流沿消音叶片2板面发散导流，因此该屏障能够很好地适应风速的变化；同时，消音叶片2利用消音材料或消音结构能够很好地吸/隔声，保证在较小风速下该屏障等同于普通声屏障。可选地，自旋转风声屏障采用消音叶片2，消音叶片2采用或直线或折线或曲面的轻型刚性消音材料板。

如图1、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中，消音叶片2的第一组相对板侧壁通过旋转横轴3固接于支撑立柱1上；消音叶片2的第二组相对板侧壁为悬挑的自由部。

如图1、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中，旋转横轴3两端分别固接于相对应的支撑立柱1上，旋转横轴3的轴身与消音叶片2的板面铰接，消音叶片2的非安装板面为悬挑的自由部。

如图1、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中，旋转横轴3一般垂直固接于支撑立柱1的侧壁上。

如图1、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中，消音叶片2与旋转横轴3之间采用点连接、线连接、面连接中的至少一种。

如图1、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中，消音叶片2与旋转横轴3之间采用轴承、套管、合页等铰接形式中的至少一种；消音叶片2的一/两侧板面与旋转横轴3铰接，或者旋转横轴3夹持于两块消音叶片2之间。可以根据风压和风向的特点选择不同的连接方式，以达到自旋转调节消音叶片2的旋转量的目的，同时也能提高消音叶片2的稳定性、保障消音叶片2能够正常合适高效地吸/隔声。

本实施例中，单侧连接时旋转横轴3与消音叶片2连接的转角部位设置为弧形过渡；双侧夹持时转角部位设置轴承、套管等形式。当消音叶片2根据风压和风向进行节时，降低旋转横轴3与消音叶片2之间的相互作用力，使可以快速旋转、减少造成损害。

如图1、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中，间隙空间4在外界风速较小时是不存在的，当外界风速过大影响桥梁或屏障结构安全时，消音叶片2发生旋转而产生间隙空间4。

如图1、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中，消音叶片2种类多元化，叶片形式包括直线形、折线形、曲面形，可在两支撑立柱1间设置不同叶片层数、叶片厚度、叶片风嘴角度的消音叶片2；亦可规格化，便于生产使用。

如图1、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中，消音叶片2结构内设置吸声材料或吸声结构，所述吸声材料为铝纤维、泡沫铝、矿棉、泡沫涂料或外涂其他吸声材料等材料的至少一种；所述吸声结构为穿孔板结构、微创孔板结构、狭缝吸声结构等结构中的一种。消音叶片2的板面上可喷绘用于增加表面视觉效果的色彩、图案或文字。

本实施例中，保证消音叶片2自旋转的方法包括可以通过改变叶片的质量分布，改变消音叶片2与旋转横轴3连接位置，或通过基于风速、响应为评判标准的控制旋转电机或其他反馈控制装置。

本实施例中，消音叶片2在外界风速较小时处于关闭状态如同普通的声屏障，通过叶片进行吸/隔声；若遇强风天气消音叶片2发生旋转通过自身刚度进行挡流，通过旋转产生的间隙空间4进行泄流和导流，同时仍可通过消音叶片2和间隙空间4进行吸/隔声。

实施时，提供用于车行桥梁的自旋转风声屏障，以解决现有声屏障抗风性能和风屏障消音能力不足所引起的一系列安全实用性问题，提出了一种通过改变叶片自身质量分布等方式达到在一定风速下旋转一定角度来保证在该条件下的屏障和桥梁结构安全的消音屏障。实现在小风环境下车辆或列车运行时吸/隔音，保证居民及商业办公区人们的生活和工作舒适；在大风环境下保证屏障自身或桥梁结构的安全性，防止在风荷载作用下屏障破坏或桥梁振动过于大，保证列车运行安全和周围居民人身和财产安全，提高结构安全性和列车运行舒适性。支撑立柱1和旋转横轴3材料可用强度高、耐久性强的金属等材料制成，以满足较长的使用寿命。消音叶片2可采用现有声屏障消音材料或其他新材料制成，使之能够满足吸/隔音和通风泄流需求。支撑立柱1和消音叶片2的安装高度同一般风屏障高度，安装范围为需要设置风/声屏障的区域。消音叶片2与旋转横轴3分离使消音叶片2容易拆装，便于材料疲劳破坏后更换。

实施时，提供用于车行桥梁的自旋转风声屏障，基于该屏障叶片可开可合的结构原理，将风屏障和声屏障进行有机结合，利用自旋转消音叶片2达到“大风大旋转保证结构安全，小风不旋转消除噪声污染”的目的。可通过改变消音叶片2自身质量分布、改变与旋转横轴3的连接位置，或通过基于风速-响应为评判标准的控制旋转电机或其他反馈控制装置进行调整。

本实用新型属于高铁联合基金U1534206，中国铁路总公司重点项目2015G002-C研究内容之一，为确保高速列车安全运营的提供技术支持。

以上所述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。