雙曲面鋸齒型阻尼可控式減載屏障的制造方法與工藝

本發明涉及軌道交通工程技術領域，尤其是一種雙曲面鋸齒型阻尼可控式減載屏障。

背景技術：
高速鐵路、城際鐵路及城市軌道交通帶來的環境噪聲問題是制約軌道交通快速、健康發展的關鍵問題之一。為解決鐵路噪聲的污染，聲屏障應運而生。聲屏障的降噪原理是在聲源和受聲者之間插入聲屏障，聲波傳至聲屏障時，會發生反射、透射和繞射三種現象，聲波的傳播會有一個顯著的附加衰減，從而達到降噪的目的。經過幾十年的發展聲屏障的種類繁多，根據所用的材料和結構形式分成多種類型的聲屏障，然而聲屏障的使用壽命短的問題一直未得到很好解決。究其原因，主要是列車在通過聲屏障區域時，會在線路兩側聲屏障范圍內產生強大的風場，使得聲屏障承受巨大的列車風荷載。另外，隨著現在列車速度的提高，鐵路橋梁占比越來越大，聲屏障所處高度也越來越高，從而導致鐵路橋梁上的聲屏障承受的自然風載也越來越大，且方向反復無常。日積月累，聲屏障在長期的列車風和自然風荷載作用下，極易產生疲勞破壞，嚴重時可導致列車安全事故。

技術實現要素：
本發明的目的在于為延長高架橋聲屏障的使用壽命，確保其安全性。本發明以減小高架橋梁聲屏障所承受的風荷載為出發點，提供了一種阻尼式減載聲屏障。該聲屏障可在保障降噪效果不減的前提下，減小風荷載對聲屏障的影響，有效提高聲屏障的使用壽命，可以說是既安全又環保。本發明的技術方案為：一種雙曲面鋸齒型阻尼可控式減載屏障，該雙曲面鋸齒型阻尼可控式減載屏障包括聲屏障板、立柱和混凝土底座；聲屏障板固定在兩根立柱之間的卡槽內，立柱通過底部預留的鋼筋固定在混凝土底座上，聲屏障板包括兩塊雙曲面板、變異蜂巢隔聲體和多級阻尼可控螺栓，聲屏障板由兩塊雙曲面板通過端部焊接而成，雙曲面板內均勻分布有正六邊形孔洞，孔洞與孔洞之間留有15-20mm距離，供變異蜂巢隔聲體固定使用，雙曲面板四周預留焊接固定區域；變異蜂巢隔聲體為六邊體結構，六角預留螺栓孔洞，變異蜂巢隔聲體形狀類似沙漏，由兩塊六邊雙面鋸齒型鋼板在兩側通過螺絲夾住內側隔聲板而成，六邊雙面鋸齒型鋼板中間為雙面鋸齒形剛體，雙曲面鋸齒形剛體兩側表面敷設吸聲材料，雙面鋸齒形剛體的鋸齒采用波長為15mm-20mm的正弦波波形。多級阻尼可控螺栓包括螺栓、螺帽、可調阻尼彈簧I和可調阻尼彈簧II。可調阻尼彈簧I和可調阻尼彈簧II的長度及阻尼系數等參數根據當地歷史最大風速、列車的運行速度、列車運行的空氣動力學特性和屏障厚度等確定。可調阻尼彈簧I和可調阻尼彈簧II的彈性系數可以采用下面公式進行計算：k＝G*D/(8*A*(B+C))其中：G為橫彈性系數，D為彈簧頭部鋼絲直徑，A為彈簧的卷數，B為彈簧的內徑，C為彈簧尾部鋼絲的直徑。為了保證屏障的聲學性能，可調阻尼彈簧I和可調阻尼彈簧II的直徑需采用一個漸變直徑，阻尼彈簧尾部鋼絲直徑為C＝D+f×0.1，其中D為彈簧頭部鋼絲直徑，f為漸變系數，可根據彈性系數k確定，一般取2或者3。變異蜂巢隔聲體可分為內側安裝和外側安裝兩種安裝方法，內側安裝法為：變異蜂巢隔聲體的兩塊六邊雙面鋸齒型鋼板卡住靠近軌道側的曲面板安裝，外側安裝法則相反，變異蜂巢隔聲體的兩塊六邊雙面鋸齒型鋼板卡住遠離軌道側的曲面板安裝。當變異蜂巢隔聲體采用內側安裝時，高空中的自然風在達到一定強度后，將在推動整個變異蜂巢隔聲體向線路內側移動的同時，使本變異蜂巢隔聲體四周形成一個通道，讓風順利通過聲屏障，達到減載的目的，列車引起的列車風由軌道向外側將不能推動變異蜂巢隔聲體，當自然風壓減小后，在阻尼彈簧的作用下，變異蜂巢隔聲體將恢復到原來位置；當變異蜂巢隔聲體采用外側安裝時，高空中的列車風在達到一定強度后，將推動整個變異蜂巢隔聲體向線路外側移動，使變異蜂巢隔聲體四周形成一個通道，讓列車風順利通過聲屏障，達到卸載的目的，線路外側的自然風將不能通過變異蜂巢隔聲體，列車通過后，列車風消失，變異蜂巢隔聲體將恢復原位。雙曲面板6的曲率采用λi為第i階頻率的聲波波長。本發明的優點在于：應該是發明技術方案的直接結果。可以通過對發明結構特征的分析和理論分析相結合或借助實驗數據方式予以說明。本專利的最大優點在于：(1)雙曲面鋸齒型阻尼可控式減載屏障的隔聲效果好。為了研究阻尼式減載屏障的隔聲效果，結合實際情況，選擇面板厚度為0.25mm、0.5mm、0.75mm、1mm四組屏障在ANSYS和LMS軟件中進行結構和聲學建模，在31.5～1000Hz頻率段做三分之一倍頻程的諧響應分析，并將屏障兩端空氣中的算得的聲壓級相減，可得到下圖中的不同面板厚度的屏障隔聲量。從圖13中可以看出，阻尼式減載屏障的減載效果和噪聲頻率、板材厚度等參數有關，最大隔聲量可達68dB左右，具有良好的降噪效果。(2)雙曲面鋸齒型阻...