一种活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟 |
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| 申请号 | CN201710655759.7 | 申请日 | 2017-08-03 | 公开(公告)号 | CN107503246B | 公开(公告)日 | 2024-04-02 |
| 申请人 | 华东交通大学; | 发明人 | 冯青松; 李文滨; 张凌; 罗锟; 雷晓燕; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 活塞 式颗粒阻尼耗能减振 道砟 ，所述活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟包括 混凝土 块 以及埋设在所述混凝土块内部的活塞式颗粒阻尼元件；所述活塞式颗粒阻尼元件包括壳体，所述壳体内部设置有阻尼颗粒和金属球；所述金属球与所述混凝土块之间经金属丝连接固定。本发明的优点是，将活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟应用于轨道的过渡段，可有效地改善过渡段的动 力 特性，还可以有效地降低道砟传递到路基上的动 载荷 ，降低路基沉降，使得列车高速通过过渡段时车辆与线路相互动力作用无明显变化，不会 加速 线路状态的恶化；此外本发明中的活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟不影响正常线路维护的捣固和清筛。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟，其特征在于：所述活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟包括混凝土块以及埋设在所述混凝土块内部的活塞式颗粒阻尼元件；所述活塞式颗粒阻尼元件包括壳体，所述壳体内部设置有阻尼颗粒和金属球；所述金属球与所述混凝土块之间经金属丝连接固定； |
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| 说明书全文 | 一种活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟技术领域[0001] 本发明属于轨道交通技术领域，具体涉及一种活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟。 背景技术[0002] 进入二十一世纪以来我国的轨道交通领域发展飞速，尤其是高速铁路的发展。在不断地修建高速铁路的过程中和为了满足铁路大提速的需求，铁路线路过渡段问题（路基和桥梁的过度，路基和隧道的过度）开始凸显出来，并得到施工和设计单位的不断重视。对于过渡段问题处理的合适与否在一定程度上决定了高速铁路的运营速度与旅客的舒适度。 [0003] 过渡段的主要问题表现在轨道的几何不平顺和刚度不平顺。传统的过渡段处理方法分路基处理方法和轨道处理方法。路基处理方法有：台后填土的加筋土法、碎石类优质材料填筑、使用强度高，变形小的优质材料填筑（如低强度等级混凝土）。轨道处理方法有：在过渡段较软一侧增大轨道竖向刚度、过渡段较硬一侧减小轨道竖向刚度、设置辅助轨提高轨道结构框架刚度。这些处理方法都有自己的适用情况以及缺点，例如路基处理方法会带来运营过程中潜在的路基病害风险。同时在路桥过度段由于桥台和路基之间施工的原因，过渡段路基无法充分压实，导致过渡段更易发生沉降。而且我国的地质情况特殊没有大量的优质路基填料也为传统的处理方法带来了困难。 发明内容[0004] 本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟，该活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟通过将活塞式颗粒阻尼元件埋设在道砟中，有效地提高了道砟的阻尼，从而达到改善过渡段的动力特性的目的。 [0005] 本发明目的实现由以下技术方案完成： [0006] 一种活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟，所述活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟包括混凝土块以及埋设在所述混凝土块内部的活塞式颗粒阻尼元件；所述活塞式颗粒阻尼元件包括壳体，所述壳体内部设置有阻尼颗粒和金属球；所述金属球与所述混凝土块之间经金属丝连接固定。 [0007] 所述金属球的两侧分别固定连接有一根所述金属丝，两根所述金属丝分别穿过所述壳体的两个相对的侧壁，并延伸至所述混凝土块内部。 [0008] 所述金属丝与所述混凝土块内部固结的部分呈螺旋状。 [0009] 所述壳体为六面体，其边长在1.3 1.5cm之间。~ [0011] 所述阻尼颗粒的粒径、所述阻尼颗粒的填充率以及所述阻尼颗粒的材质密度均与所述混凝土块在工作过程中的振动幅度成正比。 [0012] 所述金属球的直径在4.5 5.5mm之间。~ [0013] 所述混凝土块为正四面体；所述混凝土块的尖角处经过圆角处理。 [0015] 所述混凝土块内部埋设有金属骨架，所述壳体粘接在所述金属骨架上。 [0016] 本发明的优点是，该活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟具有更大的阻尼、更好的减振效果；将该活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟应用于轨道的过渡段，可有效地改善过渡段的动力特性，还可以有效地降低道砟传递到路基上的动载荷，降低路基沉降，使得列车高速通过过渡段时车辆与线路相互动力作用无明显变化，不会加速线路状态的恶化；此外，该活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟不影响正常线路维护的捣固和清筛。附图说明 [0017] 图1为本发明中活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟的立体视图； [0018] 图2为本发明中活塞式颗粒阻尼元件在混凝土块中的分布示意图； [0019] 图3为本发明中活塞式颗粒阻尼元件的结构示意图； [0020] 图4为本发明中金属骨架的结构示意图。 具体实施方式[0021] 以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解： [0022] 如图1‑4，图中标记1‑8分别为：活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟1、混凝土块2、活塞式颗粒阻尼元件3、壳体4、阻尼颗粒5、金属球6、金属丝7、金属骨架8。 [0023] 实施例：如图1、2所示，本实施例具体涉及一种活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟1，该活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟1包括混凝土块2以及埋设在混凝土块2内部的活塞式颗粒阻尼元件3。 [0024] 如图1、2所示，本实施例的混凝土块2为正四面体，其边长为6cm；为了避免在使用过程中混凝土块2的尖角处的混凝土破碎进而引起道砟的板结，需要对混凝土块2的尖角处经过圆角处理；倒角处理过程中，对距离混凝土块2尖角的尖端1cm区域内的混凝土进行圆角处理；处理后混凝土块的各边的直线长度为4cm；混凝土块2中水泥和砂的体积比为1:1；混凝土块2采用的水泥是强度等级为52.5的硅酸盐水泥。 [0025] 如图2、3所示，埋设在混凝土块2内部的活塞式颗粒阻尼元件3主要用于吸收活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟1在工作过程中的振动能量；活塞式颗粒阻尼元件3包括壳体4，壳体4内部设置有阻尼颗粒5和金属球6；金属球6与混凝土块2之间经金属丝7连接固定；在本实施例中，金属球6的两侧分别固定连接有一根金属丝7，两根金属丝7分别穿过壳体4的两个相对的侧壁，并延伸至混凝土块2的混凝土内部固结，壳体4的侧壁开设有供金属丝7穿过的通孔。 [0026] 如图1至3所示，活塞式颗粒阻尼元件3是一种被动振动控制技术；当活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟1处于工作状态时，活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟1的振动通过混凝土块2传递至活塞式颗粒阻尼元件3，使得活塞式颗粒阻尼元件3中的阻尼颗粒5发生振动；同时混凝土块2通过金属丝7牵拉活塞式颗粒阻尼元件3中的金属球6，使得金属球6产生振动；在金属球6以及阻尼颗粒5的振动过程中，阻尼颗粒5会与金属球6发生碰撞和摩擦，阻尼颗粒5之间也会发生碰撞和摩擦；碰撞和摩擦会消耗振动能量，将振动能量转换成热量，从而实现耗散振动能量的效果；将活塞式颗粒阻尼元件3埋设在混凝土块2内部，可有效地增强本实施例的活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟1的阻尼以及耗散振动能量的能力。 [0027] 如图3所示，本实施例中，活塞式颗粒阻尼元件3的壳体4是由厚度为2mm的Q195薄钢板制成的正六面体，其边长在1.3 1.5cm之间；壳体4的薄钢板拼接处采用以氰基丙烯酸~乙酯为主要原料的金属胶粘接而成。 [0028] 如图1、3所示，本实施例中，阻尼颗粒5的材质为钨粉、铅粉、铜粉以及铁粉中的任意一种或多种的组合，通过调节各种材质的阻尼颗粒5的比例，可以调节阻尼颗粒5的总体密度；阻尼颗粒5的粒径为0.001mm至0.5mm；壳体4内部阻尼颗粒5的填充率在50%至90%之间；为了达到更好的减振效果，阻尼颗粒5的粒径、壳体4中阻尼颗粒5的填充率以及阻尼颗粒5的材质密度均与活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟1在工作过程中的振动幅度成正比。 [0029] 如图2、3所示，本实施例中，壳体4的侧壁上供金属丝7穿过的通孔的直径为1mm；金属丝7是直径为0.3mm的细铁丝，金属丝7通过焊接的方式与金属球6连接；金属球6是直径在4.5mm至5.5mm之间的小铁球，金属球6的直径越大，其减振效果越好；为了便于生产，各金属球6可采用直径相同的小铁球；金属丝7的端部穿过壳体4延伸至混凝土块2的混凝土内部，并与混凝土固结；在本实施例中金属丝7与混凝土固结的部分呈螺旋状，这使得金属丝7与混凝土块2之间的连接更加稳固，进而使得金属丝7在振动过程中不会从混凝土块2的混凝土中脱离。 [0030] 如图2、4所示，本实施例中，混凝土块2内部设置有金属骨架8；金属骨架8是由直径为2mm的细铁丝制成；金属骨架8围成的区域呈正四面体，在金属骨架8的四角各粘接有一个活塞式颗粒阻尼元件3；在本实施例中，金属骨架8仅仅作为活塞式颗粒阻尼元件3的制成结构，而不是作为混凝土块2内部的受力构件；金属骨架8的边长为4cm，这样的尺寸可以为活塞式颗粒阻尼元件3预留一定的保护层。 [0031] 本实施例的活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟1的生产过程具体包括以下步骤： [0032] 1）根据图1所示的混凝土块2的形状，制作边长为6cm且带有圆角的等边四面体模板，并放置在工厂的地面上； [0034] 3）如图2、4所示，将粘接有活塞式颗粒阻尼元件3的金属骨架8放到模板中，向模板中浇入砂浆；砂浆中水泥和砂的体积比为1:1；水泥采用强度等级为52.5的硅酸盐水泥；振捣密实后进行养护，28天后脱模，活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟1的生产结束。 [0035] 如图1、2所示，在应用过程中，可以使用本实施例的活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟1替换现有技术中的石质道砟；本实施例的活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟1中预埋有活塞式颗粒阻尼元件3，活塞式颗粒阻尼元件3可以有效地耗散活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟1在工作过程中的振动能量，相当于提高了活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟1的阻尼。 [0036] 与现有技术中的石质道砟相比，本实施例的活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟具有更大的阻尼、更好的减振效果；将本实施例的活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟应用于轨道的过渡段，可有效地改善过渡段的动力特性，还可以有效地降低道砟传递到路基上的动载荷，降低路基沉降，使得列车高速通过过渡段时车辆与线路相互动力作用无明显变化，不会加速线路状态的恶化；此外本实施例的活塞式颗粒阻尼耗能减振道砟不影响正常线路维护的捣固和清筛。 |
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