一种基于局域共振型支承系统的浮置板轨道的制作方法

本实用新型涉及轨道交通减振降噪领域，尤其是涉及一种基于局域共振型支承系统的浮置板轨道。

背景技术：

目前，随着城市轨道交通的发展引起的环境振动问题的日益突出，采用浮置板轨道成为了减少城市轨道交通振动的主要措施之一。目前，轨道振动控制中最常见的做法是在上部轨道结构和下部基础之间插入弹性支承层，通过上部轨道结构在弹性支承层上的惯性运动衰减列车运行产生的振动。通过改善浮置板轨道弹性支承层，可有效降低行车造成的振动。

传统浮置板轨道是通过上部轨道结构在弹性支承层上的惯性运动衰减列车运行产生的振动。其中主要面临以下亟待解决的问题：1)支承结构难以保证长期有效的固定于轨道板内部，会产生旋转与侧向位移，导致减振效果显著下降。2)无法实现灵活的支承结构高度调整。3)支承系统与外部环境接触导致易被腐蚀氧化，造成结构损伤。4)现有的浮置板轨道仅依靠弹性支承层实现振动衰减，减振效果不佳。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于局域共振型支承系统的浮置板轨道。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于局域共振型支承系统的浮置板轨道，包括轨道板、密封板、支承结构、支承结构固定装置和支承结构调高装置，其中：

轨道板，其为钢筋混凝土结构；

密封板，混凝土结构，盖设于轨道板上表面；

支承结构，其底端抵压于基础结构上，并支承固定于其上的轨道板，支承结构由相同的多层结构沿轴向进行叠加而成；

支承结构固定装置，套设于支承结构上，其外壁与轨道板中的钢筋固定连接；

支承结构调高装置，设于支承结构下方，其为相互嵌套的多级可抬升空腔结构，每级空腔之间相互贯通，通过压力液体的输入使得多级可抬升空腔结构逐级升高，以此调高支承结构。

进一步地，所述的支承结构固定装置包括：

套筒，其套于支承结构上，套筒底端抵压于基础上，中部及顶端设于浮置板轨道内部，顶端沿周向均布有多个凸起的l型卡板，l型卡板与套筒顶部上沿间形成水平开口的l型槽，相邻l型卡板间形成定位口；

齿盘，其边沿上设有多个凸爪，所述的凸爪可卡入定位口中，并通过水平旋转齿盘使得凸爪与l型槽啮合；

盖板，其下表面边沿处开设有多个卡槽，盖板盖于套筒顶部时l型卡板与卡槽啮合。

进一步地，所述的l型卡板包括相互垂直的第一立面、第二立面和第三立面；

所述的第一立面与套筒的轴线平行，第一立面的一个侧边与第二立面连接，另一侧边连接于套筒顶端的边沿上；

所述的第二立面与套筒的轴线垂直，第二立面与套筒顶端上沿所在平面平行；

所述的第三立面与套筒的轴线平行，同时其均与第一立面与第二立面的同一侧连接。

进一步地，所述的轨道板长方体板状结构，其上开设有多个预留孔，套筒设于预留孔中。

进一步地，所述的支承结构中的每层中沿径向由内至外依次分布有内散射体、内包覆层、外散射体、外包覆层和铝制套筒，轴向相邻两层之间设有橡胶垫层。

进一步地，所述的内包覆层、外包覆层和橡胶垫层为聚氨酯材料或橡胶材料中的一种，所述的内散射体和外散射体为钢材料。

进一步地，所述的支承结构调高装置包括：

储液箱，为相互嵌套的多级可抬升空腔结构，每级空腔之间相互贯通，未抬升状态时的外圈至内圈对应抬升状态的时的底端至顶端；

钢隔板，设于储液箱顶端空腔结构的上方，钢隔板的上表面与支承结构的底端连接；

压力输出机构，通过管路与储液箱连通，压力输出机构向储液箱中输出压力液体，使得储液箱的多级空腔按照由底至顶逐级升高。

进一步地，所述的压力输出机构通过管路连接于外圈空腔上。

进一步地，所述的外圈空腔上设有阀门，阀门一端与外圈空腔连通，另一端可拆卸的与压力输出机构连接，所述的阀门通过快速接头与管路连接。

进一步地，支承结构调高装置和支承结构对轨道板的支撑，使得轨道板的下底面略高于支承结构调高装置的下底面。

进一步地，支承结构调高装置的上表面与支承结构的下表面通过硫化反应紧密连结，其使用硫化胶黏剂实现。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1)支承结构固定装置焊接于轨道板内部钢筋上，限制了支承结构的旋转与侧向位移。

2)支承结构调高装置位于支承结构的正下方，通过硫化反应与支承结构底部紧密连结，提高了整个支承系统的灵活性。

3)轨道板顶部的密封板与支承层固定装置中的钢盖板相配合，将支承系统与外部环境隔离开来，提高了整体结构的使用寿命。

4)本实用新型中浮置板轨道的减振效果是浮置板轨道自身减振性能和周期性支承层振动衰减性能的叠加，有更加优异的减振性能。

附图说明

图1是本实用新型的浮置板轨道整体结构示意图；

图2是本实用新型的浮置板轨道支承结构示意图；

图3是本实用新型中支承结构固定装置的结构示意图；

图4是本实用新型中套筒的结构示意图；

图5是本实用新型中支承结构调高装置的结构示意图；

图6是本实用新型中支承结构的示意图；

图7是浮置板轨道有限元模型图；

图8是浮置板轨道力传递率比较图。

图中：1、轨道板，2、密封板，3、支承结构，4、支承结构固定装置，5、支承结构调高装置，31、内散射体，32、内包覆层，33、外散射体，34、外包覆层，35、铝制套筒，41、盖板，42、齿盘，43、套筒，45卡槽，46、l型卡板，47、凸爪，48、定位口，51、钢隔板，52、储液箱，53、阀门，54、管路，461、第一立面，462、第二立面，463、第三立面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

本实施例中基于局域共振型支承系统的浮置板轨道，包括轨道板1、密封板2、支承结构3、支承结构固定装置4和支承结构调高装置5，参见图1，其中：

轨道板1：其为钢筋混凝土结构。所述的轨道板1长方体板状结构，其上开设有多个预留孔，套筒43设于预留孔中。支承结构调高装置5和支承结构3对轨道板1的支撑，使得轨道板1的下底面略高于支承结构调高装置5的下底面。

密封板2：混凝土结构，盖设于轨道板1上表面，起到调平轨道板的作用。

支承结构3：参见图6，其底端抵压于基础结构上，并支承固定于其上的轨道板1，支承结构3由相同的多层结构沿轴向进行叠加而成。支承结构3中的每层中沿径向由内至外依次分布有内散射体31、内包覆层32、外散射体33、外包覆层34和铝制套筒35，轴向相邻两层之间设有橡胶垫层36。所述的内包覆层32、外包覆层34和橡胶垫层36为聚氨酯材料或橡胶材料中的一种，所述的内散射体31和外散射体33为钢材料。支承结构调高装置5的上表面与支承结构3的下表面通过硫化反应紧密连结，其使用硫化胶黏剂实现。

支承结构固定装置4，其套设于支承结构3上，其外壁与轨道板1中的钢筋固定连接，参见图3与图4。支承结构固定装置4包括：套筒43，其套于支承结构3上，套筒43底端抵压于基础上，中部及顶端设于浮置板轨道内部，顶端沿周向均布有多个凸起的l型卡板46，l型卡板46与套筒43顶部上沿间形成水平开口的l型槽，相邻l型卡板46间形成定位口48；齿盘42，其边沿上设有多个凸爪47，所述的凸爪47可卡入定位口48中，并通过水平旋转齿盘使得凸爪与l型槽啮合；盖板41，其下表面边沿处开设有多个卡槽45，盖板盖于套筒顶部时l型卡板46与卡槽45啮合。

具体实施时，l型卡板46包括相互垂直的第一立面461、第二立面462和第三立面463，参见图4；第一立面461与套筒43的轴线平行，第一立面461的一个侧边与第二立面462连接，另一侧边连接于套筒43顶端的边沿上；所述的第二立面462与套筒43的轴线垂直，第二立面462与套筒43顶端上沿所在平面平行；所述的第三立面463与套筒43的轴线平行，同时其均与第一立面461与第二立面462的同一侧连接。

支承结构调高装置5：设于支承结构3下方，其为相互嵌套的多级可抬升空腔结构，每级空腔之间相互贯通，通过压力液体的输入使得多级可抬升空腔结构逐级升高，以此调高支承结构3，参见图5。支承结构调高装置5包括储液箱52，为相互嵌套的多级可抬升空腔结构，每级空腔之间相互贯通，未抬升状态时的外圈至内圈对应抬升状态的时的底端至顶端；钢隔板51，设于储液箱52顶端空腔结构的上方，钢隔板51的上表面与支承结构3的底端连接；压力输出机构，通过管路54与储液箱52连通，压力输出机构向储液箱52中输出压力液体，使得储液箱52的多级空腔按照由底至顶逐级升高。所述的压力输出机构通过管路54连接于外圈空腔上。所述的外圈空腔上设有阀门53，阀门53一端与外圈空腔连通，另一端可拆卸的与压力输出机构连接，所述的阀门53通过快速接头与管路54连接。

在本实例中，轨道板1、密封板2、支承结构固定装置4和支承结构调高装置5材料参数如表1所示。

表1材料参数表

本实施例中浮置板轨道减振性能与传统浮置板轨道减振性能比较：

和现有浮置板轨道相比，含周期性支承层的浮置板轨道的减振效果是浮置板轨道自身减振性能和周期性支承层振动衰减性能的叠加。为探究含周期性支承层浮置板轨道的整体减振性能，应建立包括上部轨道结构和下部基础在内的含周期性支承层浮置板轨道的整体有限元模型作相应分析。

对含周期性支承层的浮置板轨道，在建立有限元模型时，周期性支承层应当按照设计尺寸建成实体模型并赋予相应的材料参数。对传统的钢弹簧浮置板轨道，在建立有限元模型时，钢弹簧隔振器一般采用弹簧单元模拟。弹簧的垂向刚度为6.0kn.mm^-1，这和周期性支承层的垂向刚度相同。钢弹簧浮置板轨道和周期性支承层浮置板轨道的有限元模型如图7所示。

由于周期性支承层浮置板轨道整体有限元模型在纵向仅取一跨建模，为了减少反射波对计算结果的影响，在模型的两侧施加低反射边界。comsol中的低反射边界条件适用于波传播方向接近于壁法向的情况，默认采用相邻域的材料数据，在此基础上创建对压力波和剪切波的完美阻抗匹配。考虑到实际工程应用中周期性支承层浮置板轨道的安装方式，仅在钢轨两端添加低反射边界。

周期性支承层浮置板轨道整体减振效果可以通过计算结构的力传递率得到，在整个模型的跨中位置钢轨轨头处施加简谐垂向力fin＝f0e^iωt并作扫频分析，提取出钢弹簧隔振器和周期性支承层传递至下部基础的力fout，则浮置板轨道的力传递率为：

式(1)中，f0为上部输入的简谐荷载幅值，fout为结构下部响应。当结构的力传递率较小时，浮置板轨道拥有较好的减振效果。当周期性支承层浮置板轨道比钢弹簧浮置板轨道的力传递率低时，周期性支承层浮置板轨道减振效果更好。

经计算得到钢弹簧浮置板轨道和周期性支承层浮置板轨道的力传递率如图8所示。

从图8中可以看出，钢弹簧浮置板轨道和周期性支承层浮置板轨道的力传递率在9hz、53hz和133hz处均出现峰值。钢弹簧隔振器和周期性支承层的垂向刚度均为6kn.mm^-1，浮置板的质量为2.4×10⁴kg，则两种浮置板轨道一阶共振频率均为9hz，同理可解释53hz、136hz处力传递率的峰值。当频率超过浮置板轨道的一阶垂向共振频率之后，两种轨道结构的力传递率随着频率的增大而逐渐减小。在28hz以内，因钢弹簧隔振器和周期性支承层的垂向刚度均为6kn.mm^-1，两种轨道结构的力传递率几乎一致。在28hz至55hz，周期性支承层的力传递率略高，这一现象和局域共振结构的类fano现象有关。通过增加橡胶材料的阻尼可以减少两种轨道结构在这一范围内力传递率的差异。在周期性支承层的带隙范围(55hz至133hz)内，相比钢弹簧浮置板轨道，周期性支承层浮置板轨道的减振效果更明显，在133hz处力传递率的峰值几乎消失。

周期性支承层自身的振动衰减特性使周期性支承层浮置板轨道在55hz至133hz频率范围内的力传递率明显低于钢弹簧浮置板轨道，在55hz处周期性支承层浮置板轨道的力传递率比钢弹簧浮置板轨道减少了10db左右，在133hz处周期性支承层浮置板轨道力传递率的峰值几乎消失。考虑到周期性支承层还可以通过参数优化调整带隙出现的位置，因此可以认为周期性支承层浮置板轨道相比钢弹簧浮置板轨道减振效果更优。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。