本技術(shù)屬于地鐵減振隔振，具體涉及一種置于地鐵隧道道床內(nèi)部的固液徑向超材料結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大和城市人口的增多，地鐵運(yùn)行為人們帶來便捷的同時(shí)，列車運(yùn)行中引發(fā)的環(huán)境振動(dòng)問題也日益嚴(yán)重。地鐵在解決城市擁堵、提高交通運(yùn)力的同時(shí)，其引發(fā)的環(huán)境振動(dòng)危害日趨嚴(yán)重。地鐵振動(dòng)不僅影響建筑結(jié)構(gòu)安全與精密儀器使用，還會(huì)影響人們?nèi)粘Ｉ钌踔劣绊懭梭w健康水平。然而，地鐵振動(dòng)具有低頻、長時(shí)等特點(diǎn)，使得地鐵減振隔振相對(duì)困難。如何有效減輕或消除地鐵振動(dòng)危害已成為國內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。

2、目前常用地鐵減振隔振措施可分為振源減振、傳播路徑隔振和受振體隔振等。雖然現(xiàn)有的軌道隔振手段(如彈性軌枕，扣件、浮置板軌道、減振板等)在地鐵減振領(lǐng)域已取得一定的減振效果，但是低于20hz的頻率受到軌道減振措施本身固有頻率的限制，在隔離低頻振動(dòng)方面效果較差，因此低頻振動(dòng)的緩解仍然是軌道措施較難解決的問題。因此研究針對(duì)地鐵引起的地面振動(dòng)的新型隔振措施，具有重要的工程意義與社會(huì)價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種置于地鐵隧道道床內(nèi)部的固液徑向超材料結(jié)構(gòu)，可以在低頻范圍內(nèi)產(chǎn)生帶隙，用于地鐵引起的低頻振動(dòng)控制，該結(jié)構(gòu)置于地鐵隧道道床內(nèi)部，從振源處實(shí)現(xiàn)振動(dòng)控制。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

3、一種置于地鐵隧道道床內(nèi)部的固液徑向超材料結(jié)構(gòu)，包括混凝土基體和包覆層，液體層與包覆層均為沿隧道襯砌內(nèi)壁的徑向環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述混凝土基體為實(shí)心圓環(huán)型，包覆層為空心圓環(huán)形，液體層位于包覆層內(nèi)部空腔中，混凝土基體與隧道底部襯砌貼合，包覆層下層與混凝土基體貼合，混凝土基體和包覆層構(gòu)成單胞結(jié)構(gòu)，所述單胞結(jié)構(gòu)設(shè)置多個(gè)。

4、所述單胞結(jié)構(gòu)之間相互貼合，位于下層的單胞結(jié)構(gòu)中的包覆層與上一層的混凝土基體貼合。

5、所述單胞結(jié)構(gòu)在z軸向半無限隧道道床內(nèi)部排列形成彈性波屏障。

6、所述混凝土基體在z軸軸向與包覆層在z軸軸向呈現(xiàn)三周期排列，在軸向呈現(xiàn)半無限周期。

7、所述混凝土基體z軸軸向厚度為0.1m，x軸軸向長度為1.2m。

8、所述液體層z軸軸向厚度為0.1m，x軸軸向長度為1.2m。

9、所述包覆層z軸軸向厚度為0.12m，x軸軸向長度為1.2m。

10、本實(shí)用新型的有益效果：

11、本實(shí)用新型通過包覆層內(nèi)部的液體帶動(dòng)包覆層上下板的振動(dòng)及左右板的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，產(chǎn)生布拉格機(jī)制與局域共振機(jī)制耦合，得到兩個(gè)低頻強(qiáng)衰減的彎曲波帶隙，第一彎曲波帶隙范圍為2.4845～12.412hz，第二彎曲波帶隙(主帶隙)范圍為14.836～92.04hz，在100hz以下彎曲波帶隙的占有率為91.04％，最大衰減量可達(dá)137db。這表明固液徑向超材料在不需要多周期的情況下可以有效地拓寬帶隙。這對(duì)于固液徑向超材料在地鐵減振領(lǐng)域的應(yīng)用是有利的，本實(shí)用新型固液徑向超材料在地鐵減振領(lǐng)域上有一定的應(yīng)用價(jià)值，可以對(duì)地鐵產(chǎn)生的彈性波進(jìn)行有效控制。

技術(shù)特征：

1.一種置于地鐵隧道道床內(nèi)部的固液徑向超材料結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括混凝土基體(1)和包覆層(3)，液體層(2)與包覆層(3)均為沿隧道襯砌內(nèi)壁的徑向環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述混凝土基體(1)為實(shí)心圓環(huán)型，包覆層(3)為空心圓環(huán)形，液體層(2)位于包覆層(3)內(nèi)部空腔中，混凝土基體(1)與隧道底部襯砌貼合，包覆層(3)下層與混凝土基體(1)貼合，混凝土基體(1)和包覆層(3)構(gòu)成單胞結(jié)構(gòu)，所述單胞結(jié)構(gòu)設(shè)置多個(gè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種置于地鐵隧道道床內(nèi)部的固液徑向超材料結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述單胞結(jié)構(gòu)之間相互貼合，位于下層的單胞結(jié)構(gòu)中的包覆層(3)與上一層的混凝土基體(1)貼合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種置于地鐵隧道道床內(nèi)部的固液徑向超材料結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述單胞結(jié)構(gòu)在z軸向半無限隧道道床內(nèi)部排列形成彈性波屏障。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種置于地鐵隧道道床內(nèi)部的固液徑向超材料結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述混凝土基體(1)在z軸軸向與包覆層(3)在z軸軸向呈現(xiàn)三周期排列，在軸向呈現(xiàn)半無限周期。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種置于地鐵隧道道床內(nèi)部的固液徑向超材料結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述混凝土基體(1)z軸軸向厚度為0.1m，x軸軸向長度為1.2m。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種置于地鐵隧道道床內(nèi)部的固液徑向超材料結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述液體層(2)z軸軸向厚度為0.1m，x軸軸向長度為1.2m。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種置于地鐵隧道道床內(nèi)部的固液徑向超材料結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述包覆層(3)z軸軸向厚度為0.12m，x軸軸向長度為1.2m。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種置于地鐵隧道道床內(nèi)部的固液徑向超材料結(jié)構(gòu)，包括混凝土基體和包覆層，液體層與包覆層均為沿隧道襯砌內(nèi)壁的徑向環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述混凝土基體為實(shí)心圓環(huán)型，包覆層為空心圓環(huán)形，液體層位于包覆層內(nèi)部空腔中，混凝土基體與隧道底部襯砌貼合，包覆層下層與混凝土基體貼合，混凝土基體和包覆層構(gòu)成單胞結(jié)構(gòu)，所述單胞結(jié)構(gòu)設(shè)置多個(gè)。本技術(shù)可以在低頻范圍內(nèi)產(chǎn)生帶隙，用于地鐵引起的低頻振動(dòng)控制，該結(jié)構(gòu)置于地鐵隧道道床內(nèi)部，從振源處實(shí)現(xiàn)振動(dòng)控制。

技術(shù)研發(fā)人員：李麗霞,張會(huì)強(qiáng),柴晨陽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安建筑科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240418
技術(shù)公布日：2024/12/19