阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及一種由阻尼型聲屏障單元板殼體、單元板吸聲組件、安裝用阻尼器件和偏置式H型鋼立柱組成的阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)，屬于環(huán)境保護領(lǐng)域中的振動和噪聲治理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近些年，我國建設(shè)了大量高鐵并投入運行，為解決高鐵運行產(chǎn)生的噪聲污染，大量應(yīng)用了聲屏障系統(tǒng)。

當前，我國投入使用的高鐵金屬聲屏障，采用薄殼扣合結(jié)構(gòu)金屬單元板，結(jié)構(gòu)剛度差，安裝時僅使用薄壁橡膠管隔離振動，而薄壁橡膠管壓縮永久性變形大，很快就會失去功效，使金屬板體直接承受脈動荷載，易引發(fā)結(jié)構(gòu)疲勞損傷；內(nèi)部用水泥質(zhì)板材支撐吸聲棉作為其吸聲系統(tǒng)，在實際使用出現(xiàn)大量問題，運行中的聲屏障內(nèi)部，水泥板出現(xiàn)開裂、巖棉塌落的比例很高，伴隨著的就是的失效，導(dǎo)致聲屏障失去吸聲功能。安裝用H型鋼立柱采用對稱式螺栓設(shè)計，板體安裝后，處于外側(cè)的螺栓，無法檢查維護，帶來極大的安全風(fēng)險。

因此，提供一種能有效削弱脈動荷載，提高聲屏障系統(tǒng)結(jié)構(gòu)安全及抗疲勞壽命，并便于檢查維護的阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)就成為該技術(shù)領(lǐng)域急需解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，針對我國高鐵聲屏障系統(tǒng)存在的弊端，開發(fā)一種全新概念的阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)，適用于高速鐵路、城際鐵路、客運專線、軌道交通等領(lǐng)域，可有效削弱脈動荷載，提高聲屏障系統(tǒng)結(jié)構(gòu)安全及抗疲勞壽命，并便于檢查維護。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)，其特征在于：主要包括阻尼型金屬聲屏障單元板殼體、單元板吸聲組件、安裝用阻尼器件和聲屏障偏置鋼立柱；其中所述阻尼型金屬聲屏障單元板殼體和單元板吸聲組件共同組成阻尼型金屬聲屏障單元板；所述阻尼型金屬聲屏障單元板安裝在聲屏障偏置鋼立柱上，所述安裝用阻尼器件包括：位于金屬聲屏障組合頂端的沖孔面板、背板和主梁型材之間的阻尼結(jié)構(gòu)，位于金屬聲屏障單元層間的阻尼結(jié)構(gòu)，位于金屬聲屏障組合與保護蓋型材之間的阻尼結(jié)構(gòu)，位于金屬聲屏障單元兩端雙側(cè)與安裝用H型鋼之間的阻尼結(jié)構(gòu)；所述單元板吸聲組件設(shè)置在所述阻尼型金屬聲屏障單元板上；所述聲屏障偏置鋼立柱包括H型鋼、加筋板、鋼底板、基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓、螺母、U形螺栓、柱頂壓板、安裝孔、柱頂內(nèi)側(cè)圓角和壓板孔；所述H型鋼、鋼底板和加筋板焊接成型，所述鋼底板設(shè)有安裝孔；所述H型鋼的端部設(shè)有吊裝孔；所述柱頂壓板設(shè)有壓板孔；H型鋼通過吊裝孔、壓板孔和U形螺栓與柱頂壓板相連接；鋼底板通過安裝孔和基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓與基面相連接。

優(yōu)選地，所述位于金屬聲屏障組合頂端的沖孔面板、背板和主梁型材之間的阻尼結(jié)構(gòu)為：減載阻尼條位于所述沖孔面板和主梁型材或者所述背板和主梁型材之間；兩側(cè)各設(shè)有兩個減載阻尼條，一側(cè)的兩個減載阻尼條安裝在沖孔面板和主梁型材之間，另一側(cè)的兩個減載阻尼條安裝在背板和主梁型材之間，減載阻尼條為三元乙丙發(fā)泡橡膠條。

優(yōu)選地，所述的單元板吸聲組件包括巖棉、加強龍骨和保護面層，巖棉設(shè)有溝槽；巖棉和保護面層之間為粘接，粘貼材料為氣霧噴膠；加強龍骨安裝時插入巖棉的溝槽。

優(yōu)選地，所述巖棉為玄武巖纖維巖棉；加強龍骨為鋁合金材料；保護面層為經(jīng)耐候處理的無紡布、不銹鋼絲網(wǎng)或其他。

優(yōu)選地，所述位于阻尼型金屬聲屏障單元板層間的阻尼結(jié)構(gòu)為：包括鋁合金主梁型材，沖孔面板，背板，兩側(cè)各設(shè)有一個層間阻尼條；鋁合金主梁型材設(shè)有對稱的兩個安裝槽，層間阻尼條鑲嵌在鋁合金主梁型材的安裝槽中；沖孔面板和背板為鋁合金板材；層間阻尼條為三元乙丙發(fā)泡橡膠條。

優(yōu)選地，所述位于阻尼型金屬聲屏障單元板組合與保護蓋型材之間的阻尼結(jié)構(gòu)為：包括鋁合金主梁型材，沖孔面板，背板，下端設(shè)有五個解耦阻尼條，解耦阻尼條位于鋁合金型材構(gòu)成的解耦阻尼條上罩和保護蓋型材之間，解耦阻尼條上罩和保護蓋型材扣接，解耦阻尼條上罩與鋁合金主梁型材一體化或是獨立式結(jié)構(gòu)連接；沖孔面板和背板為鋁合金板材，解耦阻尼條上罩和保護蓋型材均為鋁合金型材；解耦阻尼條為三元乙丙發(fā)泡橡膠條。

優(yōu)選地，所述解耦阻尼條上罩為倒山字形結(jié)構(gòu)，一個橫桿和三個豎臂，三個豎臂各設(shè)有一個開口向下的承插槽，其中，組合上罩型材兩側(cè)的承插槽的外側(cè)突出的小臂設(shè)有供與保護蓋型材扣接的扣件；保護蓋型材為W型結(jié)構(gòu)，設(shè)有五個凹槽，中間的三個凹槽與獨立上罩型材或組合上罩型材的三個開口向下的承插槽相對應(yīng)，在中間三個凹槽的外沿設(shè)有向上突起的扣件，兩端的兩個凹槽與主梁型材開口向下的承插槽相對應(yīng)。鋁合金主梁型材1的兩端內(nèi)側(cè)各設(shè)有一個開口向下的承插槽。

優(yōu)選地，所述位于金屬聲屏障單元板兩端雙側(cè)與安裝用H型鋼之間的阻尼結(jié)構(gòu)為：在金屬聲屏障單元兩端雙側(cè)設(shè)有封頭型材，該封頭型材上設(shè)有安裝槽，該安裝槽上鑲嵌安裝阻尼條，安裝阻尼條位于封頭型材與H型鋼之間，形成阻尼結(jié)構(gòu)；封頭型材與龍骨型材扣接；龍骨型材和封頭型材均為鋁合金型材；安裝阻尼條為三元乙丙發(fā)泡橡膠條。

優(yōu)選地，所述聲屏障偏置鋼立柱的H型鋼位于外側(cè)，保留鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定的基本邊緣距離；加筋板位于H型鋼內(nèi)側(cè)，由鋼板彎制而成；基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓位于H型鋼內(nèi)側(cè)，螺母、螺帽與基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓連接，位于內(nèi)側(cè)可視位置。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

本發(fā)明的阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)，應(yīng)用阻尼緩沖技術(shù)，降低了脈動力傳遞到聲屏障承力框架和鋼立柱的尖峰荷載，提升了結(jié)構(gòu)安全和抗疲勞壽命。

本發(fā)明的阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)，將單元板吸聲組件的巖棉分隔成多個單元，既提高了巖棉的整體剛度，無需水泥板支撐，杜絕重力壓縮、振動等引起的吸聲系統(tǒng)坍塌；減輕了聲屏障板體重量，降低了荷載，相比通常采用的水泥質(zhì)板材支撐的加強方式，每平米聲屏障板體減重15公斤以上；同時又提供了背部空腔，進而提升低頻端的吸聲系數(shù)。

本發(fā)明的阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)，將H型鋼立柱所有螺栓都安裝H型鋼內(nèi)側(cè)，處于可視狀態(tài)，便于檢查維護。

下面通過附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護范圍的限制。

附圖說明

圖1-1是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1-2是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的正面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1-3是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的阻尼型聲屏障單元板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的增強型吸聲巖棉的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4-1是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的安裝用阻尼器件之二層間阻尼條部的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4-2是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的安裝用阻尼器件之三解耦阻尼條部的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4-3是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的安裝用阻尼器件之四安裝阻尼條部的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5-1是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的聲屏障偏置鋼立柱的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5-2是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的聲屏障偏置鋼立柱的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

主要附圖標記說明：

①阻尼型金屬聲屏障單元板殼體 ②單元板吸聲組件

③安裝用阻尼器件 ④聲屏障偏置鋼立柱

1鋁合金主梁型材 2沖孔面板

3背板 4減載阻尼條

5巖棉 6加強龍骨

7保護面層 8層間阻尼條

9解耦阻尼條 10解耦阻尼條上罩

11安裝阻尼條 12封頭型材

13H型鋼 14加強筋板

15基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓 16螺母

17螺帽 18鋼底板

具體實施方式

實施例1

如圖1-1所示，是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1-2所示，是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的正面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1-3所示，是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，其中，①為阻尼型金屬聲屏障單元板殼體；②為單元板吸聲組件；③為安裝用阻尼器件；④為聲屏障偏置鋼立柱。阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)，包括阻尼型鐵路京滬聲屏障單元板殼體①、單元板吸聲組件②、安裝用阻尼器件③和聲屏障偏置鋼立柱④；阻尼型金屬聲屏障單元板殼體①安裝在聲屏障偏置鋼立柱④上，安裝用阻尼器件③包括：主要由減載阻尼條4組成的安裝用阻尼器件之一，主要由層間阻尼條8組成的安裝用阻尼器件之二，主要由解耦阻尼條9組成的安裝用阻尼器件之三，主要由安裝阻尼條11組成的安裝用阻尼器件之四，設(shè)置在阻尼型鐵路京滬聲屏障單元板殼體①的相應(yīng)部位；單元板吸聲組件②設(shè)置在阻尼型鐵路京滬聲屏障單元板殼體①上。

如圖2所示，是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的阻尼型金屬聲屏障單元板殼體的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1為鋁合金主梁型材，2為沖孔面板，3為背板，4為減載阻尼條；一側(cè)的兩個減載阻尼條4安裝在沖孔面板2和鋁合金主梁型材1之間(位于金屬聲屏障組合頂端的沖孔面板、背板和主梁型材之間的阻尼結(jié)構(gòu))，另一側(cè)的兩個減載阻尼條4安裝在背板3和鋁合金主梁型材1之間。脈動荷載施加到?jīng)_孔面板2和背板3上，傳遞給與之接觸的減載阻尼條4，減載阻尼條4發(fā)生變形，其過程吸收和消耗能量，再傳遞給鋁合金主梁型材1，這樣主承載結(jié)構(gòu)所承受的荷載得到削弱，結(jié)構(gòu)抗疲勞壽命進一步加強。沖孔面板2和背板3為鋁合金板材，減載阻尼條4為三元乙丙發(fā)泡橡膠條。

如圖3所示，是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的單元板吸聲組件的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，5為巖棉，6為加強龍骨，7為保護面層。巖棉5按設(shè)計切割并設(shè)置溝槽；巖棉5和保護面層7之間為粘接，粘貼材料為氣霧噴膠；加強龍骨6安裝時插入巖棉5的溝槽。巖棉5為玄武巖纖維巖棉；加強龍骨6為鋁合金材料；保護面層7為經(jīng)耐候處理的無紡布、不銹鋼絲網(wǎng)或其他。

圖4-1是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的安裝用阻尼器件之二層間阻尼條部的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1為鋁合金主梁型材、2為沖孔面板、3為背板、8為層間阻尼條；本實施例1中，共設(shè)置有3個層間阻尼條部；其中：1為鋁合金主梁型材，2為沖孔面板，3為背板，8為層間阻尼條。

在相互縱向疊合的阻尼型金屬聲屏障單元板層間安裝有3個層間阻尼條部(位于金屬聲屏障單元層間的阻尼結(jié)構(gòu))，該層間阻尼條部的結(jié)構(gòu)如下：包括鋁合金主梁型材1，沖孔面板2，背板3，兩側(cè)各設(shè)有一個層間阻尼條8；鋁合金主梁型材1設(shè)有對稱的兩個安裝槽，層間阻尼條8鑲嵌在鋁合金主梁型材1的安裝槽中；沖孔面板2和背板3為鋁合金板材；層間阻尼條8為三元乙丙發(fā)泡橡膠條；層間阻尼條部可降低振動在各聲屏障單元板之間的傳遞和相互擦碰，減低附加噪聲，同時提高巖棉吸聲材料的抗坍塌壽命。

如圖4-2所示，是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的安裝用阻尼器件之三解耦阻尼條部的結(jié)構(gòu)示意圖，其中：1為鋁合金主梁型材，2為沖孔面板，3為背板，9為解耦阻尼條，10為解耦阻尼條上罩。

本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障的安裝用阻尼器件之三解耦阻尼條部(位于金屬聲屏障組合與保護蓋型材之間的阻尼結(jié)構(gòu))位于阻尼型金屬聲屏障單元板組合的下部，其結(jié)構(gòu)如下：包括鋁合金主梁型材1，沖孔面板2，背板3，下端設(shè)有五個解耦阻尼條9，解耦阻尼條9位于鋁合金型材構(gòu)成的解耦阻尼條上罩10和保護蓋型材之間，解耦阻尼條上罩10和保護蓋型材扣接，解耦阻尼條上罩10與鋁合金主梁型材1一體化連接；沖孔面板2和背板3為鋁合金板材，解耦阻尼條上罩10和保護蓋型材均為鋁合金型材；解耦阻尼條9為三元乙丙發(fā)泡橡膠條。

解耦阻尼條上罩10為獨立式結(jié)構(gòu)，解耦阻尼條上罩10與鋁合金主梁型材之間通過鉚釘連接或者焊接連接；解耦阻尼條上罩10為倒山字形結(jié)構(gòu)，一個橫桿和三個豎臂，三個豎臂各設(shè)有一個開口向下的承插槽，其中，組合上罩型材兩側(cè)的承插槽的外側(cè)突出的小臂設(shè)有供與保護蓋型材扣接的扣件。保護蓋型材為W型結(jié)構(gòu)，設(shè)有五個凹槽，中間的三個凹槽與獨立上罩型材或組合上罩型材的三個開口向下的承插槽相對應(yīng)，在中間三個凹槽的外沿設(shè)有向上突起的扣件，兩端的兩個凹槽與主梁型材開口向下的承插槽相對應(yīng)。鋁合金主梁型材1的兩端內(nèi)側(cè)各設(shè)有一個開口向下的承插槽。

如圖4-3所示，是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的安裝用阻尼器件之四安裝阻尼條部的結(jié)構(gòu)示意圖，該結(jié)構(gòu)為位于阻尼型金屬聲屏障單元板兩端雙側(cè)與安裝用H型鋼之間的阻尼結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)為：12為封頭型材，11為安裝阻尼條(為安裝用阻尼器件③中的安裝阻尼條)；在金屬聲屏障單元兩端雙側(cè)設(shè)有封頭型材12，該封頭型材12上設(shè)有安裝槽，該安裝槽上鑲嵌安裝阻尼條11，安裝阻尼條11位于封頭型材12與H型鋼13(為聲屏障偏置鋼立柱④中的H型鋼)之間，形成阻尼結(jié)構(gòu)；封頭型材12與龍骨型材扣接；龍骨型材和封頭型材12均為鋁合金型材；5為巖棉，是單元板吸聲組件②中的巖棉；安裝阻尼條11為三元乙丙發(fā)泡橡膠條；金屬聲屏障單元板承受的荷載在傳遞給H型鋼立柱時得到衰減，對脈動荷載特別有效，從而進一步提高H型鋼立柱的安全性。

如圖5-1所示，是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的聲屏障偏置鋼立柱的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5-2所示，是本發(fā)明阻尼式鐵路金屬聲屏障系統(tǒng)的聲屏障偏置鋼立柱的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；其中13為H型鋼、14為加強筋板、15為基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓、16為螺母、17為螺帽、18為鋼底板。H型鋼13位于外側(cè)，保留鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定的基本邊緣距離；H型鋼13內(nèi)側(cè)設(shè)置2塊加強筋板14，由鋼板彎制而成；基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓15位于H型鋼內(nèi)側(cè)，螺母16與基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓15連接，基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓15配套螺帽17，防止基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓15銹蝕，有效延長系統(tǒng)的使用壽命。基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓15往內(nèi)側(cè)偏移，螺母16處于內(nèi)側(cè)可視位置，便于檢查維護。偏置式H型鋼立柱為焊接件，按相關(guān)規(guī)范施焊；鋼底板和加強筋按設(shè)計預(yù)加工，H型鋼按設(shè)計高度切割和節(jié)點加工；在焊接支架上對各部件點焊定位，檢查無差錯后全面施焊；焊接完成后進行焊縫修整和整體噴丸除銹，再交后序熱浸鍍鋅和噴涂、包裝。

本發(fā)明的聲屏障偏置鋼立柱的H型鋼外移，保留鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定的基本邊緣距離，預(yù)埋螺栓位于H型鋼內(nèi)側(cè)，使螺栓、螺母處于內(nèi)側(cè)可視位置，便于聲屏障的安裝和檢查維護。同時，由于預(yù)埋螺栓內(nèi)置，預(yù)制橋緣板上的預(yù)留缺口可減小，即豁口處混凝土厚度增加，橋緣板鋼筋得到更好的保護。

本發(fā)明的聲屏障偏置鋼立柱的內(nèi)側(cè)增加兩塊加筋板，加筋板提供附加剛度，可相應(yīng)降低鋼底板厚度；加筋板由槽鋼切割而成，可產(chǎn)生橫向連續(xù)焊接區(qū)，與鋼立柱焊接時可增加端部焊接強度和有效連接面積，降低H型鋼與加筋板間的拉應(yīng)力；在加筋板上預(yù)留了電氣接地連接孔，可單點接地或串接接地。

本發(fā)明的聲屏障偏置鋼立柱的預(yù)埋螺栓增設(shè)蓋帽，防止螺栓銹蝕，可有效延長系統(tǒng)的使用壽命；蓋帽采用增強聚丙烯PPR材料生產(chǎn)，抗老化壽命長；內(nèi)徑略小于螺母外徑，利用PPR材料的變形產(chǎn)生夾持固定；安裝時，在預(yù)埋螺栓、螺母上涂抹機械黃油，以加蓋后有略微外溢為好。

本發(fā)明的聲屏障偏置鋼立柱的頂部鉆加工吊裝孔，便于安裝時起重作業(yè)；增加壓板設(shè)計，可對插入安裝的聲屏障單元板產(chǎn)生彈性壓迫，防止單元板在振動激勵下的縱向跳動。鋼立柱頂端內(nèi)側(cè)進行圓角處理。

本發(fā)明的聲屏障偏置鋼立柱，其原理是將聲屏障基礎(chǔ)連接螺栓布置在H型鋼立柱的內(nèi)側(cè)，使螺母處于內(nèi)側(cè)可視位置，便于檢查維護，提高聲屏障的安全性。本發(fā)明可滿足現(xiàn)有或升級的聲屏障單元板通用，無需進行單元板高度調(diào)整，全面適應(yīng)橋梁上伸縮縫處的安裝。