技术领域
[0001] 本
发明属于路桥及环境保护技术领域，尤其涉及一种除雾霾、汽车尾气自净化、吸振式多层高架路结构。
背景技术
[0002] 在大城市和特大城市，高架路作为城市交通的主动脉发挥作用，车流量大，产生的尾气对空气污染的贡献也大，由于目前高架路都是开敞式的，这些尾气都散发到城市空气中。本发明采用的封闭式结构可收集高架路汽车流所产生的尾气，并加以净化。净化后产生的富CO2空气送入生态模
块（高架路顶部
温室），可提高温室的
生物产量。而驱动空气净化过程的完全依靠高架路上部
覆盖的发电玻璃产生的电
力，和
太阳能加热空气驱动空气循环。
[0003] 现有类似技术有西安市所建的空气净化塔，但该构筑物为单一功能的空气净化构筑物，要单独占用土地。
[0004] 现有城市高架路未封顶盖，其优点是驾车
视野较好，缺点是对城市生态环境有不利影响。不利影响如下：（1）其一是加剧城市热岛效应（2）高架路上部的太阳能未利用（3）尾气散失造成空气污染（4）噪音未屏蔽或仅两侧屏蔽，由于声音的绕射效应而仍然对两侧居民区有噪音污染。（5）未采用减振结构，结构耐久性差。(6)雨
雪对道路行驶产生影响，而夏季路面曝晒严重使路面达60-70度，高温严重影响驾驶环境。因此，如何利用现有高架桥的空间，利用太阳能，既对汽车尾气进行吸收，又可对城市生态环境进行良性处理，是一项值得研究的课题。
发明内容
[0005] 本发明为了解决
现有技术中的不足之处，提供一种节约城市土地、安全可靠性强、对汽车排出的尾气就地净化、并对空气中的雾霾进行处理的除雾霾、汽车尾气自净化、吸振式多层高架路结构。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：除雾霾、汽车尾气自净化、吸振式多层高架路结构，包括设置在高架桥上方并将高架桥的
桥面罩住的
钢桁架，钢桁架的断面呈拱形结构，钢桁架的顶部和外侧部均设置有若干块可开合的太阳能发电玻璃，钢桁架的底部和内侧均设置有内层透明板和外层透明板，太阳能发电玻璃和外层透明板之间形成外气体净化腔，内层透明板和外层透明板之间形成内气体净化腔，外气体净化腔和内气体净化腔的下端均敞口设置；
[0007] 高架桥的顶部
水平设置有
混凝土结构，混凝土结构上铺设有
土壤并种植有绿色
植物，高架桥的混凝土柱向上凸出于混凝土结构并
支撑连接钢桁架，混凝土结构层上方与钢桁架之间形成的空间为生态增
氧层，高架桥的桥面为通路层，通路层至少为一层，高架桥的桥面下方的路面为路
面层，路面层和通路层的左侧及右侧均为辅道，路面层与通路层的左侧及右侧均设置有上下层连通坡道；钢桁架的左侧底部和右侧底部的内侧均通过弹性密封连接体与高架桥最下一层通路层的桥面连接；
[0008] 高架桥的桥面中部设置有隔离带，隔离带为空心结构，隔离带顶部向上凸出于混凝土结构伸入到生态增氧层内部，隔离带的顶部设置有与生态增氧层连通的空气深度净化模块，在隔离带的内部设置有位于空气深度净化模块下方的第一
风机，隔离带的左侧部和右侧部在通路层内开设有若干个新风出口；
[0009] 内层透明板在通路层的左侧和右侧分别设置有污风进口，内层透明板在生态增氧层的左右两侧分别设置有过滤风口；外气体净化腔和内气体净化腔的左右两侧底部均设置有下空气净化模块，过滤风口的下侧设置有上空气净化模块，上空气净化模块填充在外气体净化腔和内气体净化腔内，过滤风口的上方设置有位于外气体净化腔内的第二风机和位于内气体净化腔内的第三风机，第二风机的出风口朝向上方钢桁架并连接有可启闭的
挡板，第三风机的出风口与过滤风口连通。
[0010] 通路层设置有两层，外气体净化腔和内气体净化腔在上空气净化模块与下空气净化模块之间
自下而上均分隔为进气初步过滤段、光催化段和集中高效净化段；
[0011] 第二风机开启时，挡板打开，进气初步过滤段吸进大气中的受污染空气，下空气净化模块经进气初步过滤段内多层滤层的初步过滤净化后，向上排入光催化段，光催化段的净化机理是在太阳能发电玻璃的内壁和外层透明板的外表面涂覆光催化材料，并在外气体净化腔每隔一定间距布置透明材料
滤芯，透明材料滤芯采用
石墨烯滤芯，
石墨烯滤芯上也涂布光催化材料，从而形成多层过滤兼光催化的空气净化机制；光催化段之上是集中高效净化段，集中高效净化段的作用机理是在外气体净化腔内部形成
热压上升气流，污染的气体经多层高效石墨烯过滤层净化，以及在太阳能发电玻璃的内壁和外层透明板的外表面的表面所涂Sio2的光催化，使污染空气得到深度净化，净化后的空气由第二风机的出口排到大气中；
[0012] 在第三风机开启时，第一风机也开启，汽车尾气由污风进口进入到内气体净化腔，进气初步过滤段吸进汽车尾气，经进气初步过滤段内多层滤层的初步过滤净化后，排入光催化段，光催化段的净化机理是在内层透明板和外层透明板的表面涂覆光催化材料，在内气体净化腔每隔一定间距布置透明材料滤芯，透明材料滤芯采用石墨烯滤芯，石墨烯滤芯上也涂布Tio2，从而形成多层过滤兼光催化的空气净化机制；光催化段之上是集中高效净化段，集中高效净化段的作用机理是在内气体净化腔内部形成热压上升气流，经多层高效石墨烯过滤层净化，以及在内层透明板和外层透明板的表面所涂Sio2的光催化，使汽车尾气得到深度净化，在整个过程净化后的尾气经过滤风口进入到生态增氧层，在生态增氧层内设置有与过滤风口连接的降解产物吸收回收模块，尾气经过净化降解后得到的SO3在降解产物吸收回收模块集中回收；第一风机将生态增氧层内部的新风经空气深度净化模块的再次进化后，由隔离带左右两侧的新风出口送入到通路层，通路层内的汽车尾气再经污风进口排到内气体净化腔内，由此循环，实现对通路层内汽车尾气的净化。
[0013] 钢桁架底部的左侧和右侧分别设置有水平
集水槽，水平集水槽沿钢桁架的长度方向设置，地面上设置有地下雨水储藏器，水平集水槽连接有通向地下雨水储藏器的下水管。
[0014] 钢桁架上吊挂有位于外气体净化腔内的悬吊种植箱，悬吊种植箱沿高架路的长度方向成列布置，每列隔一定间距，悬吊种植箱外壁涂覆光催化材料，钢桁架上在生态增氧层的上方和钢桁架上在外气体净化腔内均布置有
滴灌水管，滴灌水管上连接有位于每个悬吊种植箱上方的滴灌龙头，滴灌水管下部在生态增氧层的上方设置有喷头。
[0015] 在通路层左侧混凝土柱的右侧和右侧混凝土柱的左侧均设置有吸声降噪结构，吸声降噪结构底部与通路层的路面之间具有留空；吸声降噪结构为植绿混凝土或种植耐阴植物立体堆叠而成，或者是金属穿孔板
内衬吸声材料的吸声降噪构造。
[0016] 钢桁架支撑于上升到生态增氧层之上的混凝土柱上，钢桁架两端悬挑，太阳能发电玻璃设置有若干块，每块太阳能发电玻璃均为智能控制开合及调节
角度的结构，太阳能发电玻璃安装在钢桁架的筒状轻钢骨架网格上，筒状轻钢骨架网格整体为筒状曲面，筒状轻钢骨架网格的内侧由高强轻质拉索加劲，高强轻质拉索采用
碳纤维拉索、高强钢丝拉索或钢绞线拉索；高强轻质拉索与筒状轻钢骨架网格间由可人工调节长度的刚性杆件支撑；筒状轻钢骨架网格、高强轻质拉索、刚性杆件和钢桁架共同组成高架桥
屋顶的结构支撑层。
[0017] 在外气体净化腔的内部布设
LED灯，夜间灯光透过太阳能发电玻璃可为城市增添靓丽风景，同时作为通路层两侧辅道的夜间照明，上下层连通坡道均设夜间人工照明系统。
[0018] 采用上述技术方案，本发明的多层生态高架路的结构由上至下分别为生态增氧层、上通路层、下通路层和地面层；钢桁架的顶部和侧面全部覆盖太阳能发电玻璃，例如碲化镉发电玻璃但不限于此，现对本发明的总体结构及各功能模块分述如下：
[0019] 总体结构：本发明提出用一种具有发电功能、生态功能和空气净化功能的围护结构（高架桥屋顶的结构支撑层）将立体高架路封闭起来，以使其尾气可在围护结构内收集并净化，该系统可智能控制，以使高架路在车流量小的时候可利用多余的净化能力吸收外部大气进行净化。空气净化模块是本发明的主要创新点及核心模块。除此之外还包括发电模块，生态增氧模块，雨水利用模块和环境控
制模块（声光热）。
[0020] 生态增氧层可以作为城市的室内绿化休闲场所及用作都市设施农业。生态增氧层为多层混凝土
框架结构的顶层，在混凝土结构层上覆土。
[0021] 上通路层为双向四车道或六车道，净高5米，两个方向的车道之间由空心的隔离带分隔，车道外侧的空间为救援及维护空间。同时于此设联系下通路层及下通路层的上下层连通坡道。
[0022] 下通路层为双向四车道或六车道，净高5米，两个方向的车道之间由空心的隔离带分隔，车道外侧的空间为救援及维护空间。同时于此设联系下通路层及下通路层的上下层连通坡道。
[0023] 1、空气净化模块：为实现多层生态高架路生态功能的重要模块。该围护结构由外层空气净化模块和内层空气净化模块构成。
[0024] 内气体净化腔和外气体净化腔由外层透明板隔开并分别为半筒状空腔结构。外气体净化腔内和内气体净化腔内可布置高效透明材料滤芯（可采用但不限于多层石墨烯滤网），其间隔大于两倍内气体净化腔厚度，即大于50～60cm，以保证不影响自然光线透入高架桥内部。
[0025] 上空气净化模块为不燃高强透明超薄透明材质，采用水密及气密构造，固定在筒状格栅上。第三风机把经多重净化后的空气送入上部生态增氧层，可将空气深度净化至可用于设施农业的空气
质量标准，然后将无其他有害空气污染物的富CO2空气送入设施农业模块，然后将生物增氧后的新鲜空气由上部第一风机抽吸并经空气深度净化模块的过滤后通过隔离带上的新风出口送入通路层。
[0026] 在适宜的
气候条件下系统可形成自然的热压循环，在不利条件下，由太阳能光电玻璃发电后（可实现微光发电）提供动力驱动，强制实现空气内部循环及净化。由于在高架路上部设计了全覆盖可智能调节开启角度的太阳能发电玻璃，可提供充足的动力驱动内部空气循环系统，在雾霾严重天气，并可吸入外部雾霾空气进行净化。
[0027] 当外部雾霾严重而天气条件不利时，智能控制系统将外部太阳能发电玻璃置于关闭状态，关闭自然
通风通路，启动第三风机和第一风机，使生态腔体保持
负压，吸入通路层的汽车尾气和部分外部空气进行循环净化。
[0028] 当外部雾霾严重而
太阳辐射条件有利时，利用热压作用从外部吸入部分雾霾加以净化。
[0029] 在所有情况下，高架路的通车层自身排放的尾气都不直接进入外部大气中，而是在高架路内部进行净化增氧循环。
[0030] 2、太阳能发电模块：发电模块最主要的部分是覆盖在围护结构外层的太阳能光电玻璃，太阳能光电玻璃可由智能系统控制其开闭，并与市政
电网连接，配备直流电变交流装置，其多余电力可传输到市政电网上。
[0031] 3、生态增氧模块：生态增氧模块由上部生态层和悬吊种植箱构成。悬吊种植箱内种植有绿色植物，悬吊种植箱可由机械装置提升至生态层进行种植或收割操作。为确保
食品安全，生态链设计为设施农业模块的产品不进入人体食物链，而以其他方式产生经济效益，比如设施农业产品可为花卉，可为
生物质（用于
可再生能源），可作为建材原料，以及用于造纸等。
[0032] 4、雨水收集及绿植滴灌模块：在拱形围护结构的底部外侧设水平集雨槽，与下水管联通，下大雨时关闭太阳能光电玻璃，水平集雨槽可收集从外表面流下的雨水，输送到地下雨水储藏器中，并设置滴灌水管，以滴灌方式给绿植浇水。在中雨和小雨时，智能控制系统可保持太阳能发电玻璃呈开启状态，以使悬吊种植箱能蓄积部分雨水；通过调整智能控制系统的参数，也可使太阳能发电玻璃在中雨和小雨时关闭。
[0033] 5、吸振结构体系：本发明另一个创新点是采用了吸振结构，其主要吸振构件是采用了悬吊的悬吊种植箱，同时百叶状的太阳能发电玻璃也可起到吸振作用。
[0034] 如上所述太阳能发电玻璃为智能控制开合及调节角度的透明发电玻璃，安装在筒状轻钢骨架网格上。该太阳能发电玻璃由智能控制系统控制。智能控制系统可根据外部环境变化决定太阳能发电玻璃的开合和开启角度。
[0035] 6、噪音
控制模块：高架路是城市交通骨架，车流量大，对周边建筑的噪音影响不容忽视。由于本发明采用封闭围护结构，为噪音控制创造了有利条件。本发明在在混凝土柱侧部增设了吸声降噪结构，该吸声降噪结构可以为植绿混凝土（种植耐阴植物）立体堆叠而成，也可以是金属穿孔板内衬吸声材料的吸声构造，根据具体工程而定。噪音控制的功能主要由封闭的外围护结构实现。为此外围护结构由封闭的内层净化腔体和可开闭的外层净化腔体组成，均可起到噪声阻隔作用。内气体净化腔的内层材料与外层材料采用不同厚度的透明板材，以避免吻合效应。外层绿植的种植箱可
喷涂具有光催化功能的纤维状材料，以增强空气净化和吸声减噪效果（可作为空间吸声体）。
[0036] 7、夜景照明：在围护结构最外层玻璃的内侧布设LED灯，夜间灯光透过玻璃可为城市增添靓丽风景，同时作为两侧辅道的夜间照明。上下通路均设夜间人工照明系统。
[0037] 以上7项分项模块并未截然分开，而是作为一个整体发挥生态高架路的功能。
[0038] 本发明提出了一种原创的新型高架路结构，通过封闭的围护结构收集内部车道产生的尾气进行净化，可以实现高架路（
单层或多层）的零排放或负排放。高架路拱顶90%以上的面积安装透明
太阳能电池板，或太阳能发电玻璃。产生的电力可用于驱动空气净化模块。这是对太阳能的第一次利用。
[0039] 围护结构下方为生态增氧层，其植被将太阳能转化为生物质能，是对太阳能的第二次利用。太阳能光电玻璃采用智能控制，可调节其开启角度，以利调节高架路的通风及热湿环境。夏季可起到遮阳作用，冬季可起到保温作用。（3）本发明采用可调节围护结构，在雾霾严重天气，可将最外层的太阳能光电玻璃置于关闭状态，仅开启最底部的一排太阳能光电玻璃，或将底部设一排可开启百叶，并将其置于开启状态，由太阳能发电的电力驱动，使空气净化模块保持负压，从外部吸入雾霾空气进行净化。同时通过封闭的围护结构收集内部通路层产生的尾气进行净化。（4）封闭的围护结构及悬吊的空气净化模块可有效屏蔽及吸收汽车噪音，防止其传出高架路。（5）本发明特别采用两侧悬吊的外围护结构，并采用柔性的双向拉索结构，在其上的悬吊种植箱，这一吸振组合可有效吸收车辆形驶对高架桥结构产生的振动
能量，提高结构耐久性。（6）由于采用封闭式结构，可以避免雨雪酷暑等极端气候对驾驶环境的不利影响，并通过利用太阳能调节通路层内的空气温湿度，创造舒适的驾驶环境。
[0040] 与现有高架桥相比，本发明的主要优点是利用封闭系统收集汽车排放的尾气，并运用空气净化模块对尾气进行净化处理。同时与现有高架桥的半封闭减噪墙相比，本发明提出的封闭式结构可彻底解决大流量交通的噪音问题。本发明设置的全覆盖
光伏发电透明围护结构，可充分利用高架桥的大面积土地资源发电，考虑到高架桥覆盖的面积广大，而现有光伏发电技术成熟，这一措施具有显著的经济及环境效益，这是与敷设在公路路面的光伏发电不同的另一种发电方式，其发电不受行驶车辆的影响。
附图说明
[0041] 图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
[0042] 如图1所示，本发明的除雾霾、汽车尾气自净化、吸振式多层高架路结构，包括设置在高架桥上方并将高架桥的桥面罩住的钢桁架1，钢桁架1的断面呈拱形结构，钢桁架1的顶部和外侧部均设置有若干块可开合的太阳能发电玻璃2，钢桁架1的底部和内侧均设置有内层透明板3和外层透明板4，太阳能发电玻璃2和外层透明板4之间形成外气体净化腔5，内层透明板3和外层透明板4之间形成内气体净化腔6，外气体净化腔5和内气体净化腔6的下端均敞口设置；
[0043] 高架桥的顶部水平设置有混凝土结构7，混凝土结构7上铺设有土壤并种植有绿色植物，高架桥的混凝土柱30向上凸出于混凝土结构7并支撑连接钢桁架1，混凝土结构7层上方与钢桁架1之间形成的空间为生态增氧层39，高架桥的桥面为通路层8，通路层8至少为一层，高架桥的桥面下方的路面为路面层9，路面层9和通路层8的左侧及右侧均为辅道，路面层9与通路层8的左侧及右侧均设置有上下层连通坡道；钢桁架的左侧底部和右侧底部的内侧均通过弹性密封连接体10与高架桥最下一层通路层8的桥面连接；弹性密封连接体10也起到缓冲减震的作用。
[0044] 高架桥的桥面中部设置有隔离带11，隔离带11为空心结构，隔离带11顶部向上凸出于混凝土结构7伸入到生态增氧层39内部，隔离带11的顶部设置有与生态增氧层39连通的空气深度净化模块12，在隔离带11的内部设置有位于空气深度净化模块12下方的第一风机13，隔离带11的左侧部和右侧部在通路层8内开设有若干个新风出口；
[0045] 内层透明板3在通路层8的左侧和右侧分别设置有污风进口14，内层透明板3在生态增氧层39的左右两侧分别设置有过滤风口15；外气体净化腔5和内气体净化腔6的左右两侧底部均设置有下空气净化模块16，过滤风口15的下侧设置有上空气净化模块17，上空气净化模块17填充在外气体净化腔5和内气体净化腔6内，过滤风口15的上方设置有位于外气体净化腔5内的第二风机23和位于内气体净化腔6内的第三风机18，第二风机23的出风口朝向上方钢桁架1并连接有可启闭的挡板19，第三风机18的出风口与过滤风口15连通。
[0046] 通路层8设置有两层，外气体净化腔5和内气体净化腔6在上空气净化模块17与下空气净化模块16之间自下而上均分隔为进气初步过滤段20、光催化段21和集中高效净化段22；
[0047] 第二风机23开启时，挡板19打开，进气初步过滤段20吸进大气中的受污染空气，下空气净化模块16经进气初步过滤段20内多层滤层的初步过滤净化后，向上排入光催化段21，光催化段21的净化机理是在太阳能发电玻璃2的内壁和外层透明板4的外表面涂覆光催化材料，光催化材料可采用但不限于Tio2（以下相同），并在外气体净化腔5每隔一定间距布置透明材料滤芯，透明材料滤芯采用石墨烯滤芯，石墨烯滤芯上也涂布Tio2，从而形成多层过滤兼光催化的空气净化机制；光催化段21之上是集中高效净化段22，集中高效净化段22的作用机理是在外气体净化腔5内部形成热压上升气流，污染的气体经多层高效石墨烯过滤层净化，以及在太阳能发电玻璃2的内壁和外层透明板4的外表面的表面所涂Sio2的光催化，使污染空气得到深度净化，净化后的空气由第二风机23的出口排到大气中；
[0048] 在第三风机18开启时，第一风机13也开启，汽车尾气由污风进口14进入到内气体净化腔6，进气初步过滤段20吸进汽车尾气，经进气初步过滤段20内多层滤层的初步过滤净化后，排入光催化段21，光催化段21的净化机理是在内层透明板3和外层透明板4的表面涂覆光催化材料，光催化材料采用Tio2，并在内气体净化腔6每隔一定间距布置透明材料滤芯，透明材料滤芯采用石墨烯滤芯，石墨烯滤芯上也涂布Tio2，从而形成多层过滤兼光催化的空气净化机制；光催化段21之上是集中高效净化段22，集中高效净化段22的作用机理是在内气体净化腔6内部形成热压上升气流，经多层高效石墨烯过滤层净化，以及在内层透明板3和外层透明板4的表面所涂Sio2的光催化，使汽车尾气得到深度净化，在整个过程净化后的尾气经过滤风口15进入到生态增氧层39，在生态增氧层39内设置有与过滤风口15连接的降解产物吸收回收模块，尾气经过净化降解后得到的SO3在降解产物吸收回收模块集中回收；第一风机13将生态增氧层39内部的新风经空气深度净化模块12的再次进化后，由隔离带11左右两侧的新风出口送入到通路层8，通路层8内的汽车尾气再经污风进口14排到内气体净化腔6内，由此循环，实现对通路层8内汽车尾气的净化。
[0049] 钢桁架1底部的左侧和右侧分别设置有水平集水槽24，水平集水槽24沿钢桁架1的长度方向设置，地面上设置有地下雨水储藏器，水平集水槽24连接有通向地下雨水储藏器的下水管25。
[0050] 钢桁架1上吊挂有位于外气体净化腔5内的悬吊种植箱26，钢桁架1上在生态增氧层39的上方和钢桁架1上在外气体净化腔5内均布置有滴灌水管27，滴灌水管27上连接有位于每个悬吊种植箱26上方的滴灌龙头28，滴灌水管27下部在生态增氧层39的上方设置有喷头。悬吊种植箱26由机械装置自动提升至生态增氧层进行作业，该自动提升系统由智能控制系统控制。
[0051] 在通路层8左侧混凝土柱30的右侧和右侧混凝土柱30的左侧均设置有吸声降噪结构31，吸声降噪结构31底部与通路层8的路面之间具有留空；吸声降噪结构31为植绿混凝土或种植耐阴植物立体堆叠而成，或者是金属穿孔板内衬吸声材料的吸声降噪构造。
[0052] 钢桁架1支撑于上升到生态增氧层39之上的混凝土柱30上，钢桁架1两端悬挑，太阳能发电玻璃2设置有若干块，每块太阳能发电玻璃2均为智能控制开合及调节角度的结构，太阳能发电玻璃2安装在钢桁架1的筒状轻钢骨架网格上，筒状轻钢骨架网格整体为筒状曲面，筒状轻钢骨架网格的内侧由高强轻质拉索32加劲，高强轻质拉索32采用
碳纤维拉索、高强钢丝拉索或钢绞线拉索。高强轻质拉索32与筒状轻钢骨架网格间由可人工调节长度的刚性杆件33支撑；筒状轻钢骨架网格、高强轻质拉索32、刚性杆件33和钢桁架1共同组成高架桥屋顶的结构支撑层。
[0053] 在外气体净化腔5的内部布设LED灯，夜间灯光透过太阳能发电玻璃2可为城市增添靓丽风景，同时作为通路层8两侧辅道的夜间照明，上下层连通坡道均设夜间人工照明系统。
[0054] 本
实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单
修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
