本發(fā)明涉及軌道交通工程技術(shù)領(lǐng)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(shù)：
高速鐵路、城際鐵路及城市軌道交通帶來(lái)的環(huán)境噪聲問(wèn)題是制約軌道交通快速、健康發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一。為解決鐵路噪聲的污染，聲屏障應(yīng)運(yùn)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(shí)，會(huì)發(fā)生反射、透射和繞射三種現(xiàn)象，聲波的傳播會(huì)有一個(gè)顯著的附加衰減，從而達(dá)到降噪的目的。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展聲屏障的種類繁多，根據(jù)所用的材料和結(jié)構(gòu)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(wèn)題一直未得到很好解決。究其原因，主要是列車(chē)在通過(guò)聲屏障區(qū)域時(shí)，會(huì)在線路兩側(cè)聲屏障范圍內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大的風(fēng)場(chǎng)，使得聲屏障承受巨大的列車(chē)風(fēng)荷載。另外，隨著現(xiàn)在列車(chē)速度的提高，鐵路橋梁占比越來(lái)越大，聲屏障所處高度也越來(lái)越高，從而導(dǎo)致鐵路橋梁上的聲屏障承受的自然風(fēng)載也越來(lái)越大，且方向反復(fù)無(wú)常。日積月累，聲屏障在長(zhǎng)期的列車(chē)風(fēng)和自然風(fēng)荷載作用下，極易產(chǎn)生疲勞破壞，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致列車(chē)安全事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于為延長(zhǎng)高架橋聲屏障的使用壽命，確保其安全性。本發(fā)明以減小高架橋梁聲屏障所承受的風(fēng)荷載為出發(fā)點(diǎn)，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(fēng)荷載對(duì)聲屏障的影響，有效提高聲屏障的使用壽命，可以說(shuō)是既安全又環(huán)保。本發(fā)明的技術(shù)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(nèi)，立柱通過(guò)底部預(yù)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(jí)阻尼可控螺栓，聲屏障板由兩塊雙曲面板通過(guò)端部焊接而成，雙曲面板內(nèi)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(yù)留焊接固定區(qū)域；變異蜂巢隔聲體為六邊體結(jié)構(gòu)，六角預(yù)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(cè)通過(guò)螺絲夾住內(nèi)側(cè)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(cè)表面敷設(shè)吸聲材料，雙面鋸齒形剛體的鋸齒采用波長(zhǎng)為15mm-20mm的正弦波波形。多級(jí)阻尼可控螺栓包括螺栓、螺帽、可調(diào)阻尼彈簧I和可調(diào)阻尼彈簧II?？烧{(diào)阻尼彈簧I和可調(diào)阻尼彈簧II的長(zhǎng)度及阻尼系數(shù)等參數(shù)根據(jù)當(dāng)?shù)貧v史最大風(fēng)速、列車(chē)的運(yùn)行速度、列車(chē)運(yùn)行的空氣動(dòng)力學(xué)特性和屏障厚度等確定。可調(diào)阻尼彈簧I和可調(diào)阻尼彈簧II的彈性系數(shù)可以采用下面公式進(jìn)行計(jì)算：k＝G*D/(8*A*(B+C))其中：G為橫彈性系數(shù)，D為彈簧頭部鋼絲直徑，A為彈簧的卷數(shù)，B為彈簧的內(nèi)徑，C為彈簧尾部鋼絲的直徑。為了保證屏障的聲學(xué)性能，可調(diào)阻尼彈簧I和可調(diào)阻尼彈簧II的直徑需采用一個(gè)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(shù)，可根據(jù)彈性系數(shù)k確定，一般取2或者3。變異蜂巢隔聲體可分為內(nèi)側(cè)安裝和外側(cè)安裝兩種安裝方法，內(nèi)側(cè)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(cè)的曲面板安裝，外側(cè)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(yuǎn)離軌道側(cè)的曲面板安裝。當(dāng)變異蜂巢隔聲體采用內(nèi)側(cè)安裝時(shí)，高空中的自然風(fēng)在達(dá)到一定強(qiáng)度后，將在推動(dòng)整個(gè)變異蜂巢隔聲體向線路內(nèi)側(cè)移動(dòng)的同時(shí)，使本變異蜂巢隔聲體四周形成一個(gè)通道，讓風(fēng)順利通過(guò)聲屏障，達(dá)到減載的目的，列車(chē)引起的列車(chē)風(fēng)由軌道向外側(cè)將不能推動(dòng)變異蜂巢隔聲體，當(dāng)自然風(fēng)壓減小后，在阻尼彈簧的作用下，變異蜂巢隔聲體將恢復(fù)到原來(lái)位置；當(dāng)變異蜂巢隔聲體采用外側(cè)安裝時(shí)，高空中的列車(chē)風(fēng)在達(dá)到一定強(qiáng)度后，將推動(dòng)整個(gè)變異蜂巢隔聲體向線路外側(cè)移動(dòng)，使變異蜂巢隔聲體四周形成一個(gè)通道，讓列車(chē)風(fēng)順利通過(guò)聲屏障，達(dá)到卸載的目的，線路外側(cè)的自然風(fēng)將不能通過(guò)變異蜂巢隔聲體，列車(chē)通過(guò)后，列車(chē)風(fēng)消失，變異蜂巢隔聲體將恢復(fù)原位。雙曲面板6的曲率采用λi為第i階頻率的聲波波長(zhǎng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：應(yīng)該是發(fā)明技術(shù)方案的直接結(jié)果?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)發(fā)明結(jié)構(gòu)特征的分析和理論分析相結(jié)合或借助實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)方式予以說(shuō)明。本專利的最大優(yōu)點(diǎn)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(jié)合實(shí)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(jìn)行結(jié)構(gòu)和聲學(xué)建模，在31.5～1000Hz頻率段做三分之一倍頻程的諧響應(yīng)分析，并將屏障兩端空氣中的算得的聲壓級(jí)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(shù)有關(guān)，最大隔聲量可達(dá)68dB左右，具有良好的降噪效果。(2)雙曲面鋸齒型阻...