隔振装置、参数确定方法及施工方法与流程

本发明涉及施工隔振减振，具体而言，涉及一种隔振装置、参数确定方法及施工方法。

背景技术：

1、当前常见的隔振结构包括隔振沟和隔振排桩。隔振沟具有不错的隔振效果，简单的施工工艺和已处理的后期收尾使其经常出现在施工现场，然而，城市建设施工中大规模采用隔振沟结构，会压缩交通空间、破坏城市环境，更会增加行人安全隐患。隔振排桩施工难度比隔振沟大，成本更高，且隔振效果不如隔振沟，因此只有在特殊地段才使用。并且，隔振沟及隔振排桩主要通过表面波反射来实现隔振，最终的振动能仍会被路基吸收，而所吸收的振动能有可能会对路基产生影响。此外，隔振沟及隔振排桩为固定隔振结构，缺乏施工灵活性，不具备重复利用特征，施工成本较高。

2、因此，当前的隔振结构均不适应城市道路施工隔振，故需要开发新型的隔振方法。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提出了一种隔振装置、参数确定方法及施工方法，以解决现有技术存在的因反射隔振而导致路基受影响的问题以及施工时压缩交通空间、破坏城市环境、成本较高等问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种隔振装置，所述隔振装置包括：主体和第一橡胶层；所述主体内按照预设排列方式设置有若干个共振结构，其余部分填充混凝土；所述第一橡胶层位于所述主体下方；其中，每个所述共振结构包括金属体和包裹所述金属体的第二橡胶层。

3、进一步地，所述第一橡胶层为硬质橡胶层。

4、进一步地，所述第二橡胶层为软橡胶层。

5、进一步地，所述金属体采用高密度金属材料。

6、第二方面，本发明实施例还提供了一种隔振装置的参数确定方法，所述参数确定方法通过各实施例提供的隔振装置实现，包括：获取隔振装置除第二橡胶层厚度外的其余参数的预设值以及待隔断的环境振动主频 f；基于所述其余参数的预设值和所述待隔断的环境振动主频 f，得到第二橡胶层厚度 d的初始值；基于所述第二橡胶层厚度 d的初始值以及所述其余参数的预设值，采用数值模拟方式，得到所述隔振装置的各个参数的最优值。

7、进一步地，基于所述其余参数的预设值和所述待隔断的环境振动主频 f，得到第二橡胶层厚度 d的初始值，包括：采用如下公式得到第二橡胶层厚度 d的初始值：

8、；

9、其中， r为隔振装置中金属体的半径， e橡胶为第二橡胶层中橡胶的弹性模量， μ橡胶为第二橡胶层中橡胶的泊松比， k为第二橡胶层的刚度，采用如下公式得到：；其中， f为待隔断的环境振动主频， m为隔振装置中金属体的质量。

10、进一步地，基于所述第二橡胶层厚度 d的初始值以及所述其余参数的预设值，采用数值模拟方式，得到所述隔振装置的各个参数的最优值，包括：利用仿真软件，计算所述隔振装置周期排布时的带隙；基于所述第二橡胶层厚度 d的初始值以及所述其余参数的预设值，以所述带隙的带隙宽度和带隙频率位置为向导，利用控制变量法分别求出各参数的最优数值。

11、第三方面，本发明实施例还提供了一种隔振装置的施工方法，所述施工方法应用于各实施例提供的隔振装置，包括：在振动源和被保护区中间以相同间隔布置n个隔振装置；测试所述n个隔振装置的隔振效果是否满足预设隔振需求；若不满足，则在振动源和被保护区中间以相同间隔布置n+1个隔振装置，并返回上一步骤，直至满足预设隔振需求。

12、进一步地，选取满足下式的n的最小值作为目标n值，其中n为正整数：

13、 ；

14、其中， frf(n)为振动响应 frf随隔振装置排数n的函数关系，a为实测振动加速度幅值，a为允许振动加速度幅值。

15、进一步地，所述函数 frf(n)预先通过数值模拟得到。

16、本发明实施例提供的隔振装置、参数确定方法及施工方法，通过设置主体和第一橡胶层，且在主体内按照预设排列方式设置若干个具有金属体和包裹金属体的第二橡胶层的共振结构，提供了一种全新的共振吸振结构，改变了传统隔振的原理，将“反射隔振”改进成“吸振隔振”，解决了现有反射隔振可以导致的路基受影响的问题，可以从根源上改善隔振效果；同时，该隔振装置体积较小、重量较轻，可根据场地要求选择合适位置布置一排或多排，灵活性较好，使用效率高，完全可以施工时才布置，施工完毕后及时挪动位置，特别适合大流量交通路基抢修隔振，并且施工完毕后，该隔振装置可以回收，待下次使用，具有较强的实用性和经济性。

技术特征：

1.一种隔振装置，其特征在于，所述隔振装置包括：

2.根据权利要求1所述的隔振装置，其特征在于，所述第一橡胶层为硬质橡胶层。

3.根据权利要求1所述的隔振装置，其特征在于，所述第二橡胶层为软橡胶层。

4.根据权利要求1所述的隔振装置，其特征在于，所述金属体采用高密度金属材料。

5.一种隔振装置的参数确定方法，其特征在于，所述参数确定方法通过如权利要求1-4任一项所述的隔振装置实现，包括：

6.根据权利要求5所述的参数确定方法，其特征在于，基于所述其余参数的预设值和所述待隔断的环境振动主频f，得到第二橡胶层厚度d的初始值，包括：

7.根据权利要求5所述的参数确定方法，其特征在于，基于所述第二橡胶层厚度d的初始值以及所述其余参数的预设值，采用数值模拟方式，得到所述隔振装置的各个参数的最优值，包括：

8.一种隔振装置的施工方法，其特征在于，所述施工方法应用于如权利要求1-4任一项所述的隔振装置，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，选取满足下式的n的最小值作为目标n值，其中n为正整数：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述函数frf(n)预先通过数值模拟得到。

技术总结
一种隔振装置、参数确定方法及施工方法，该隔振装置包括：主体和第一橡胶层；主体内按照预设排列方式设置有若干个共振结构，其余部分填充混凝土；第一橡胶层位于主体下方；其中，每个共振结构包括金属体和包裹金属体的第二橡胶层。通过本发明实施例提供的隔振装置、参数确定方法及施工方法，改变了传统隔振的原理，将“反射隔振”改进成“吸振隔振”，解决了现有反射隔振可能导致的路基受影响的问题，可以从根源上改善隔振效果，并且灵活性较好、使用效率高、可以回收，具有较强的实用性和经济性。

技术研发人员：李泰灃,蔡德钩,闫宏业,韩自力,张千里,王立军,梁晨,刘浩,邓逆涛,尧俊凯,毕宗琦,程智博,苏珂,王蕴嘉,刘振宇,郭惠芹,朱丙龙,梁经纬,刘晓贺,王瑞鹏,王瑜鑫
受保护的技术使用者：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27