一种具有主动调谐风荷载功能的双层错位多孔式声屏障装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种具有主动调谐风荷载功能的双层错位多孔式声屏障装置，属于桥梁抗风减风压领域。包括声屏障斜支撑、声屏障水平支撑、水平钢挑梁、声屏障基础、王字形钢立柱、防撞橡胶垫、风速传感器、电动伸缩杆、吸声材料板、钢挡板以及智能开关；在水平钢挑梁上设置有声屏障基础；每侧的所述声屏障基础上设置有两根王字形钢立柱；两根王字形钢立柱之间设置有吸声材料板，王字形钢立柱上还设置有钢挡板，钢挡板顶面托住所述吸声材料板；电动伸缩杆固定在王字形钢立柱的内侧凹槽上；风速传感器和智能开关固定在两根王字形钢立柱之间的声屏障基础上；吸声材料板上设置有多排间隔设置的圆孔或圆孔与半圆孔的组合。或圆孔与半圆孔的组合。或圆孔与半圆孔的组合。

A double-layer staggered porous sound barrier device with the function of actively tuning wind load

【技术实现步骤摘要】
一种具有主动调谐风荷载功能的双层错位多孔式声屏障装置


[0001]本专利技术涉及一种用于重载铁路的具有主动调谐风荷载功能的双层错位多孔式声屏障装置，属于桥梁抗风减风压领域。

技术介绍

[0002]随着社会的不断发展，我国交通量急剧增加，铁路桥梁数量也日益增多。在铁路快速发展的同时，有时不得不跨越市民居住区。便也带来了严重的噪音污染问题。声屏障是减少铁路噪音污染的重要设施，可以有效降低列车通过时对周围环境的噪音影响，目前在铁路沿线已得到了广泛的应用。
[0003]传统声屏障往往仅考虑降噪进行设计，并且连接在主梁翼缘上，形成大悬臂结构。同时风屏障会将自身受到的重力、风荷载以及列车通过时产生的气动力传递至主梁翼缘，严重威胁着铁路桥梁结构的抗风安全。其次，桥梁相对于地面高度较大，桥面处风速较大，加大了对桥上声屏障抗风要求，影响着桥上行车的安全性。尤其在风压较大的地区经常有声屏障不稳定甚至发生倾覆现象。而事故后的抢修，交通的中断也造成了大量人力、物力、财力的浪费。因此，合理确定防风设计标准以及设置配套的安全设施，显得紧迫而必要，具有重要的现实意义。本专利技术是一种用于重载铁路的具有主动调谐风荷载功能的双层错位多孔式声屏障装置，能够在其降噪效果不降低的前提下，当承受较大风压力时，尽可能减小迎风面积，降低风载，更有利于桥梁和屏障自身结构安全。

技术实现思路

[0004]基于上述缺陷，本专利技术提出了一种具有主动调谐风荷载功能的双层错位多孔式声屏障装置，用于重载铁路，用以解决在高风压地区提高声屏障抗倾覆能力，延长其使用寿命，预防交通事故问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采取了如下技术方案：
[0006]一种具有主动调谐风荷载功能的双层错位多孔式声屏障装置，用于重载铁路，所述声屏障装置布置在铁路桥梁轨道两侧，包括声屏障斜支撑、声屏障水平支撑、水平钢挑梁、L型钢、声屏障基础、王字形钢立柱、防撞橡胶垫、风速传感器、电动伸缩杆、吸声材料板、钢挡板以及智能开关；
[0007]声屏障水平支撑、水平钢挑梁、L型钢通过螺栓连接在主梁上，声屏障水平支撑和水平钢挑梁间通过螺栓连接为一体；下方的声屏障斜支撑与水平钢挑梁焊接，上方的声屏障斜支撑两端分别与水平钢挑梁以及L型钢焊接；在主梁两侧翼缘以及L型钢上预留预应力钢筋孔道，安装有预应力钢筋，其张拉后通过预应力锚索锚固；
[0008]在水平钢挑梁上设置有声屏障基础；
[0009]每侧的所述声屏障基础上设置有两根王字形钢立柱；
[0010]两根王字形钢立柱之间设置有吸声材料板，吸声材料板为内外两层，分别设置在王字形钢立柱的内、外侧凹槽内；每层的吸声材料板为多块，每块吸声材料板均镶嵌有不锈
钢框架；每块吸声材料板下方均设置有防撞橡胶垫；
[0011]所述王字形钢立柱上还设置有钢挡板，钢挡板底部距离声屏障基础一定位置处，其顶面托住所述吸声材料板；
[0012]所述电动伸缩杆固定在王字形钢立柱的内侧凹槽上，用于控制内层的吸声材料板的升降；电动伸缩杆上部与内层吸声材料板底部的防撞橡胶垫接触；
[0013]所述风速传感器和智能开关固定在两根王字形钢立柱之间的声屏障基础上；
[0014]电源预埋在声屏障基础中；电动伸缩杆与布置在声屏障基础上的风速传感器以及智能开关串联，并通过电线与电源连接；所述吸声材料板上设置有多排间隔设置的圆孔或圆孔与半圆孔的组合。
[0015]进一步地，所述钢挡板通过螺栓组固定在王字形钢立柱上，并距离声屏障基础10cm处。
[0016]进一步地，所述声屏障为双层吸声材料板，其重量较大，故设有加固措施。
[0017]进一步地，所述王字形钢立柱顶端设置有橡胶柱帽。
[0018]进一步地，所述王字形钢立柱顺桥向左右两侧相应位置预留有安装孔，其内部表面涂有聚四氟乙烯层，用以减小吸声材料板与王字形钢立柱之间的摩擦阻力；所述王字形钢立柱高2.5m，截面长30cm，宽25cm，腹板厚度3cm，翼缘厚度1cm，其通过地脚螺栓固定在声屏障基础上。
[0019]进一步地，所述钢挡板为口字形，厚度为1cm，内部尺寸由王字形钢立柱尺寸确定，并由螺栓组固定在王字形钢立柱上；所述钢挡板是吸声材料板的限位装置，用于限制吸声材料板的竖向移位。
[0020]进一步地，所述电源为交流电；所述电线为铜线外侧包裹有耐磨、耐腐蚀的胶皮；所述王字形钢立柱、不锈钢框架、电动伸缩杆、钢挡板的材质均为不锈钢，表面进行防腐蚀处理，增加结构的耐久性。
[0021]进一步地，内外两层的吸声材料板均为上下三排，每个吸声材料板尺寸为长2m，宽80cm，厚10cm；其中，部分吸声材料板有两排上下间隔20cm的圆孔，每排有7个圆孔，圆孔孔径为20cm，相邻两圆孔圆心间距离为25cm，两排圆孔分别与吸声材料板的上下边缘间隔10cm，与吸声材料板的左右边缘间隔30cm；另一部分吸声材料板则由一排圆孔和一排半圆孔构成，包括外层的最底层吸声材料板以及内层的最顶部吸声材料板，其中，外层的最底层吸声材料板上的半圆孔在圆孔下部，而内层的最顶部吸声材料板上的半圆孔在圆孔上部。
[0022]进一步地，所述吸声材料板均由离心玻璃棉毡或类似的声学填料以及其他隔声材料复合制成。
[0023]进一步地，内外两层吸声材料板的错位距离以及开孔上下排距可根据吸声材料板上的开孔孔径确定；此外，声屏障所受风压大小计算公式为：
[0024][0025]式中P为风压，kN/m2；v为风速，m/s。
[0026]其控制原理为：当声屏障基础上的风速传感器检测到风速超过5m/s，即4级风限值时，智能开关接通电源，控制电动伸缩杆缩短5cm后关闭电源，内侧的吸声材料板和防撞橡胶垫受重力随电动伸缩杆向下运动5cm后停止，此时内外两层吸声材料板的圆孔部分重合；
当风速传感器检测到风速超过14m/s，即7级风限值时，智能开关接通电源，控制电动伸缩杆再缩短5cm后关闭电源，此时内外两层吸声材料板的圆孔重合部分增大；当风速传感器检测到风速超过20m/s，即9级风限值时，智能开关接通电源，使电动伸缩杆再缩短10cm，至钢挡板处固定，此时内外两层吸声材料板的圆孔全部重合，孔道为开合状态，同时声屏障整体高度降低，其迎风面积大大降低，致使结构承受的风荷载也降低，进而降低了结构因为风压过大而损坏倾覆的概率，大大提高结构的稳定性；
[0027]当风速传感器检测到风速低于各个限值时，智能开关接通电源，控制电动伸缩杆伸长相应长度，将内层吸声材料板顶起，带动吸声材料板和防撞橡胶垫向上运动；当一共运动了20cm，即圆孔直径时，此时内外两层吸声材料板的圆孔刚好完全错位，孔道为闭合状态，声屏障继续工作，降低噪音。
[0028]进一步地，所述内外两层吸声材料板的圆孔完全重合时，孔道面积占声屏障总面积约为40％，即本专利技术最大减小40％风压力。可根据实际情况调整孔道大小，改变其减小风压力程度。
[0029]相对于现有技术，本专利技术具有如下技术效果：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有主动调谐风荷载功能的双层错位多孔式声屏障装置，用于重载铁路，所述声屏障装置布置在铁路桥梁轨道两侧，其特征在于：包括声屏障斜支撑(22)、声屏障水平支撑(21)、水平钢挑梁(20)、L型钢(32)、声屏障基础(19)、王字形钢立柱(7、8)、防撞橡胶垫(12)、风速传感器(6)、电动伸缩杆(5、9)、吸声材料板(1、2、3、26、27、28)、钢挡板(4、10)以及智能开关(29)；声屏障水平支撑(21)、水平钢挑梁(20)、L型钢(32)通过螺栓连接在主梁(23)上，声屏障水平支撑(21)和水平钢挑梁(20)间通过螺栓连接为一体；下方的声屏障斜支撑(22)与水平钢挑梁(20)焊接，上方的声屏障斜支撑(22)两端分别与水平钢挑梁(20)以及L型钢(32)焊接；在主梁两侧翼缘以及L型钢(32)上预留预应力钢筋(34)孔道，安装有预应力钢筋(34)，其张拉后通过预应力锚索(35)锚固；在水平钢挑梁(20)上设置有声屏障基础(19)；每侧的所述声屏障基础(19)上设置有两根王字形钢立柱(7、8)；两根王字形钢立柱(7、8)之间设置有吸声材料板(1、2、3、26、27、28)，吸声材料板(1、2、3、26、27、28)为内外两层，分别设置在王字形钢立柱(7、8)的内、外侧凹槽内；每层的吸声材料板(1、2、3、26、27、28)为多块，每块吸声材料板(1、2、3、26、27、28)均镶嵌有不锈钢框架(13)；每块吸声材料板下方均设置有防撞橡胶垫(12)；所述王字形钢立柱(7、8)上还设置有钢挡板(4、10)，钢挡板(4、10)底部距离声屏障基础(19)一定位置处，其顶面托住所述吸声材料板(1、2、3、26、27、28)；所述电动伸缩杆(5、9)固定在王字形钢立柱(7、8)的内侧凹槽上，用于控制内层的吸声材料板的升降；电动伸缩杆(5、9)上部与内层吸声材料板底部的防撞橡胶垫(12)接触；所述风速传感器(6)和智能开关(29)固定在两根王字形钢立柱(7、8)之间的声屏障基础(19)上；电源(25)预埋在声屏障基础(19)中；电动伸缩杆(5、9)与布置在声屏障基础(19)上的风速传感器(6)以及智能开关(29)串联，并通过电线(15)与电源(25)连接；所述吸声材料板(1、2、3、26、27、28)上设置有多排间隔设置的圆孔或圆孔与半圆孔的组合。2.根据权利要求1所述的一种具有主动调谐风荷载功能的双层错位多孔式声屏障装置，其特征在于：所述钢挡板(4、10)通过螺栓组固定在王字形钢立柱(7、8)上，并距离声屏障基础(19)10cm处。3.根据权利要求1所述的一种具有主动调谐风荷载功能的双层错位多孔式声屏障装置，其特征在于：所述王字形钢立柱(7、8)顶端设置有橡胶柱帽(24)。4.根据权利要求1所述的一种具有主动调谐风荷载功能的双层错位多孔式声屏障装置，其特征在于：所述王字形钢立柱(7、8)顺桥向左右两侧相应位置预留有安装孔，其内部表面涂有聚四氟乙烯层(14)，用以减小吸声材料板(1、2、3、26、27、28)与王字形钢立柱(7、8)之间的摩擦阻力；所述王字形钢立柱(7、8)高2.5m，截面长30cm，宽25cm，腹板厚度3cm，翼缘厚度1cm，其通过地脚螺栓固定在声屏障基础(19)上。5.根据权利要求1所述的一种具有主动调谐风荷载功能的双层错位多孔式声屏障装置，其特征在于：所述钢挡板(4、10)为口字形，厚度为1cm，内...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，李琰，霍晟博，许宏伟，刘永前，陈树礼，张彦兵，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：