CN103526652B - 被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构 - Google Patents

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被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构，以降低与轨道结构固有频率接近的振动成份，消除轨道结构在该频段的有害振动。包括设置于支撑基础（106）之上的一对横向间隔的纵向梯形轨枕（101），该对梯形轨枕（101）由沿线路延伸方向间隔设置的连接构件（102）连接为一体，钢轨（104）通过扣件（105）固定于梯形轨枕（101）上，其特征在于：所述梯形轨枕（101）上或支撑基础（106）上沿线路延伸方向间隔设置有附加质量块（103），附加质量块（103）通过弹性构件与梯形轨枕（101）或支撑基础（106）弹性连接。

Description

被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构
技术领域
本发明涉及铁路建筑构件，特别涉及一种被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构。
背景技术
梯形轨枕轨道由钢轨、扣件、梯形轨枕和支撑基础等构成，其中梯形轨枕由一对纵向钢筋混凝土梁和沿纵向一定间隔布置的横向钢管联接而成，形似“梯子”，故得此名。因其梯形轨枕梁沿着钢轨纵向连续铺设，因此，不仅轨架的纵向抗弯刚度增大，改善了运行平稳性，而且道砟承受的列车荷载分布状态得到了改善，从而降低了因列车荷载反复作用引起的轨道变形，在国内外城市轨道交通中得到了大量应用。
在轨枕下方采用减振垫的梯形轨枕是一种轻量化的质量-弹簧***，可在很大程度上减小列车荷载传递至周围环境的振动，***的减振效果(Z振级***损失)可达12～15dB。目前，浮置式梯形轨枕轨道结构第一阶固有频率约在20Hz左右，对现实生活及生产中需要隔离的低频(f≤20Hz)振动成份，梯形轨枕轨道结构不仅起不到降低的作用，反而因为该频段振动接近其固有频率，产生共振，会增强该频段的振动影响。要提高轨道结构对低频振动成份的缓冲效果，传统的办法是降低轨道结构的固有频率，即增加轨道结构的质量，或降低轨道结构的刚度。由于受铁路基础建筑界限及成本所限，质量增加所带来的减振效果有限；若减低轨道结构刚度，固有频率可减小，但刚度降低过大，则轨道结构位移增大，带来列车运行安全隐患，因此，已无法进一步通过上述形式来达到降低低频范围内的振动影响。
当地铁列车经过减振要求较高的建筑物时，如科研机构、音乐厅、医院、军事设施、博物馆及古建筑等，低频振动成份不仅容易引起结构的疲劳损伤，影响设备寿命，还会影响铁路上盖博物馆等物业的使用环境及沿线精密仪器仪表的工作精度，易导致电气部件和自控***的工作失灵，同时振动还不可避免地产生噪声，影响周围人员的工作及身心健康。因此，有必要采用新技术对梯形轨枕轨道结构的低频减振性能做进一步的研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构，以降低与轨道结构固有频率接近的振动成份，消除轨道结构在该频段的有害振动。
本发明解决该技术问题所采取的技术方案如下：
本发明的被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构，包括设置于支撑基础之上的一对横向间隔的纵向梯形轨枕，该对梯形轨枕由沿线路延伸方向间隔设置的连接构件连接为一体，钢轨通过扣件固定于梯形轨枕上，其特征在于：所述梯形轨枕上或支撑基础上沿线路延伸方向间隔设置有附加质量块，附加质量块通过弹性构件与梯形轨枕或支撑基础弹性连接；所述弹性构件、附加质量块、梯形轨枕形成一个弹簧-阻尼-质量子结构,适当选择该子结构的结构形式、动力参数以及与轨道结构间的耦合关系,在预期频段上使子结构的振动相位与梯形轨枕或支撑基础的振动状态相反，通过附加质量块的大位移振动减小轨道结构的低频振动成分。
本发明的有益效果是，在梯形轨枕上和/或在支撑基础上设置与其弹性联接的附加质量块，通过合理选择附加质量块的结构形式、动力参数以及与轨道结构间的耦合关系,便可在轨道结构固有频率段上实现质量块的振动相位与梯形轨枕或梯形轨枕支撑基础的振动相位相反，达到消除轨道结构在该频段的有害振动、实现减小梯形轨枕轨道的低频振动成分的目的。
附图说明
图1是本发明被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构实施例1示意图；
图2是本发明被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构实施例2示意图；
图3是本发明被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构实施例3示意图；
图4是本发明被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构实施例4示意图；
图5是本发明被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构中附加质量块的结构示意图；
图6是本发明被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构附加质量块的另一种结构示意图；
图7是本发明被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构实施例4的整体示意图；
图8是发明被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构实施例5示意图
图中示出构件及所对应的标记：梯形轨枕101，安装空间101a，连接构件102，附加质量块103，钢轨104，扣件105，支撑基础106。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1或者图8，本发明被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构，包括设置于支撑基础106之上的一对横向间隔的纵向梯形轨枕101，该对梯形轨枕101由沿线路延伸方向间隔设置的连接构件102连接为一体，钢轨104通过扣件105固定于梯形轨枕101上。所述梯形轨枕101上或支撑基础106上沿线路延伸方向间隔设置有附加质量块103，附加质量块103通过弹性构件与梯形轨枕101或支撑基础106弹性连接。
本发明并非通过降低轨道结构固有频率，即不是通过增加轨枕质量或者轨枕支撑刚度，来实现低频减振的目的，而是采用被动式动力吸振的原理，通过在轨枕上附加一个弹簧-阻尼-质量子结构,适当选择该子结构的结构形式、动力参数以及与轨道结构间的耦合关系,在预期频段上使子结构的振动相位与轨枕或轨枕支撑基础的振动状态相反，通过附加质量块的大位移振动，实现减小轨道结构的低频振动成分的目的。
本发明通过在梯形轨枕101上或在支撑基础106上设置与其弹性联接的附加质量块103，通过合理选择附加质量块的结构形式、动力参数以及与轨道结构间的耦合关系,便可在轨道结构固有频率段上实现质量块的振动相位与轨枕或轨枕支撑基础的振动相位相反，达到消除轨道结构在该频段的有害振动、实现减小梯形轨枕轨道的低频振动成分的目的。
所述附加质量块103为钢筋混凝土块或密度更大的金属材料块，以达到更佳吸振作用。参照图5，所述附加质量块103为整体结构。参照图6，所述附加质量块103也可由多个单元块组合而成。所述弹性构件为橡胶、弹簧、合成树脂或钢筋。梯形轨枕101通常由钢筋混凝土制成。
所述附加质量块103的设置方式可以有多种方式。参照图1至图4，所述连接构件102沿钢轨104延伸方向间隔设置，相邻两连接构件102形成安装空间101a，通常在该安装空间101a内设置至少一个附加质量块103。
实施例1：如图1所示，所述附加质量块103在安装空间101a内与一纵向梯形轨枕101的内侧壁弹性连接。
实施例2：如图2所示，所述附加质量块103在安装空间101a内，其两侧分别与一纵向梯形轨枕101的内侧壁弹性连接。
实施例3：如图3所示，所述附加质量块103以两个为一组，同一组中的两附加质量块103分别与一纵向梯形轨枕101的内侧壁、外侧壁弹性连接。
实施例4：如图4、图7所示，所述两纵向梯形轨枕101上各设置一组附加质量块103，同一组中的两附加质量块103分别与一纵向梯形轨枕101的内侧壁、外侧壁弹性连接。
实施例5：如图8所示，所述附加质量块103在安装空间101a内与支撑基础106弹性连接。附加质量块103既可嵌入支撑基础106内，或者附在支撑基础106的表面。
以上所述只是用图解说明本发明被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (8)

1.被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构，包括设置于支撑基础(106)之上的一对横向间隔的纵向梯形轨枕(101)，该对梯形轨枕(101)由沿线路延伸方向间隔设置的连接构件(102)连接为一体，钢轨(104)通过扣件(105)固定于梯形轨枕(101)上，其特征在于：所述梯形轨枕(101)上或支撑基础(106)上沿线路延伸方向间隔设置有附加质量块(103)，附加质量块(103)通过弹性构件与梯形轨枕(101)或支撑基础(106)弹性连接；所述弹性构件、附加质量块(103)、梯形轨枕(101)形成一个弹簧-阻尼-质量子结构,适当选择该子结构的结构形式、动力参数以及与轨道结构间的耦合关系,在预期频段上使子结构的振动相位与梯形轨枕(101)或支撑基础(106)的振动状态相反，通过附加质量块(103)的大位移振动减小轨道结构的低频振动成分。
2.如权利要求1所述的被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构，其特征在于：所述附加质量块(103)与一纵向梯形轨枕(101)的内侧壁弹性连接。
3.如权利要求1所述的被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构，其特征在于：所述附加质量块(103)的两侧分别与一纵向梯形轨枕(101)的内侧壁弹性连接。
4.如权利要求1所述的被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构，其特征在于：所述附加质量块(103)以两个为一组，同一组中的两附加质量块(103)分别与一纵向梯形轨枕(101)的内侧壁、外侧壁弹性连接。
5.如权利要求4所述的被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构，其特征在于：所述两纵向梯形轨枕(101)上各设置一组附加质量块(103)。
6.如权利要求1所述的被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构，其特征在于：所述附加质量块(103)为整体结构，或者由多个单元块组合而成。
7.如权利要求1所述的被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构，其特征在于：所述附加质量块(103)为钢筋混凝土块或密度更大的金属材料块。
8.如权利要求1所述的被动式动力减振的梯形轨枕轨道结构，其特征在于：所述弹性构件为橡胶、弹簧、合成树脂或钢筋。
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