一種鋼橋降噪裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于軌道交通振動與噪聲控制技術(shù)領(lǐng)域及土木工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于降低鋼結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)噪聲的阻尼裝置及其配套固定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國，混凝土橋梁的應(yīng)用十分廣泛，而鋼橋的應(yīng)用不及混凝土橋梁的十分之一。除了鋼橋的造價高于混凝土橋梁之外，另一個主要因素就是鋼橋的結(jié)構(gòu)噪聲比混凝土橋要大，這一點對于軌道交通用的鋼橋尤為嚴重。
[0003]橋梁的結(jié)構(gòu)噪聲由結(jié)構(gòu)表面的振動引起，其中以垂直于結(jié)構(gòu)表面的振動最為顯著。對于混凝土橋梁，其結(jié)構(gòu)尺寸一般較為厚實，其最薄的混凝土板厚度為25~30cm。而鋼橋一般由桿件或板件焊接和拼接而成，其結(jié)構(gòu)的基本單元是鋼板，其鋼板厚度一般為12~30mm，相對于混凝土橋梁，鋼橋的基本結(jié)構(gòu)顯得更為纖薄，其板的局部振動更為劇烈，所引起的結(jié)構(gòu)噪聲更為明顯，這也就是鋼橋結(jié)構(gòu)噪聲影響大于混凝土橋的一個重要原因。此夕卜，從材料本身方面考慮，混凝土材料的結(jié)構(gòu)阻尼一般為5%，而鋼材的結(jié)構(gòu)阻尼則為2%左右，這也就使得結(jié)構(gòu)振動在鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部衰減較慢，更容易傳遞。從結(jié)構(gòu)響應(yīng)的頻率范圍來看，混凝土橋梁的輻射噪聲以中低頻為主，而鋼橋的輻射噪聲則是以中高頻為主，可見，鋼橋的輻射噪聲對于人耳的感受更為明顯。
[0004]相比于混凝土橋，鋼橋具有獨特的優(yōu)勢，鋼橋一般在工廠制造，質(zhì)量容易保證。鋼橋自重輕，下部橋墩和基礎(chǔ)的工程數(shù)量較為節(jié)省。鋼橋更為環(huán)保，以鋼為原材料比以混凝土為原材料的制造過程更為環(huán)保。此外，鋼橋易于修復和更換，即使全部拆除，鋼材也可以回收利用，從總價值上分析，鋼橋是一種更為經(jīng)濟合理的橋梁。
[0005]為了克服鋼橋結(jié)構(gòu)噪聲大的缺點，更好地發(fā)揮其優(yōu)勢，有必要對降低鋼橋的結(jié)構(gòu)噪聲采取一定的措施。因此，市場迫切需要一種能夠減緩鋼橋局部振動并降低鋼橋結(jié)構(gòu)噪聲的阻尼裝置。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種用于降低鋼橋結(jié)構(gòu)噪聲的鋼橋降噪裝置，吸收鋼橋構(gòu)件振動能量，實現(xiàn)對由于鋼板局部振動引起的鋼橋結(jié)構(gòu)噪聲輻射的抑制和削弱。
[0007]本實用新型為解決這一問題所采取的技術(shù)方案是:
[0008]本實用新型的鋼橋降噪裝置，包括阻尼層和包覆在阻尼層外部的約束層，阻尼層由具有高阻尼和良好溫頻特性的材料構(gòu)成，約束層由金屬板或復合材料板構(gòu)成，通過阻尼層和約束層以不同厚度的組合形成約束阻尼層，敷設(shè)于鋼橋構(gòu)件表面，能夠?qū)τ阡摪迤鸬礁玫慕档驼駝?、減少結(jié)構(gòu)噪聲輻射的作用，阻尼層與約束層的厚度比在2:3~5:1之間。
[0009]對于典型的鋼桁梁結(jié)構(gòu)，由主桁系統(tǒng)、橫向聯(lián)接系統(tǒng)以及橋面系組成，其中主桁系統(tǒng)在梁體最外側(cè)，與豎直平面平行，是主要結(jié)構(gòu)噪聲輻射源，阻尼層裝置對主桁系統(tǒng)進行表面敷設(shè)即可獲得較好的降低結(jié)構(gòu)振動和噪聲的效果。鋼桁梁的基本結(jié)構(gòu)為桿件，主桁系統(tǒng)的桿件主要為H形截面和箱形截面兩種形式。對于H形截面，翼緣板與豎直平面平行，是主要的聲輻射源，當H形截面構(gòu)件為弦桿構(gòu)件時，阻尼層裝置可以對翼緣板和腹板進行直接粘貼，約束阻尼層裝置可以做成下端不封口的“凹”字形，約束層和阻尼層分別具有兩個外側(cè)端面，兩個內(nèi)側(cè)端面，連接外側(cè)端面和內(nèi)側(cè)端面的兩個頂端面和連接兩個內(nèi)側(cè)端面的上端面。裝置的自重可以通過桿件腹板承擔，不再需要加固處理。對于箱形截面，兩側(cè)腹板與豎直平面平行，是主要結(jié)構(gòu)聲輻射部位，當箱形截面作為弦桿時，約束阻尼層裝置可以對翼緣板和腹板進行直接粘貼，約束阻尼層可以做成下端不封口的“ 口 ”字形截面，約束層和阻尼層分別具有上端面和兩個側(cè)端面。裝置的自重可以通過上翼緣承擔，也可不再需要固定裝置。當H形截面或箱形截面構(gòu)件構(gòu)成腹桿時，采用固定裝置進行安裝固定，加強形阻尼裝置通過采用全封閉的“口”字形的敷設(shè)方式對兩種截面的外圍輪廓進行全包圍敷設(shè)，并采用螺栓進行擰緊，對全包圍施加一定的環(huán)抱預緊力，從而保證約束阻尼層裝置與桿件緊密貼入口 ο
[0010]對于典型的鋼板梁或者鋼箱梁結(jié)構(gòu)，由兩片工字形截面的主梁或者一片箱形截面以及橫向隔板、橫聯(lián)系統(tǒng)、橋面系組成。工字形或箱形主梁的腹板是主要結(jié)構(gòu)噪聲輻射源。腹板的鋼板尺寸比鋼桁梁更大，往往采用更多的局部加勁肋，所需敷設(shè)的約束阻尼層裝置面積也更大，需要采用特殊的加強裝置以保持阻尼層的工作穩(wěn)定性。一般的，腹板沿順橋向每隔一段距離會有加勁肋與其進行垂直焊接，約束阻尼層以相鄰兩加勁肋間的腹板為基本單元進行敷設(shè)，每一敷設(shè)單元內(nèi)，約束阻尼層直接與腹板粘貼，敷設(shè)成“L”形截面形式，使得約束阻尼層下部敷設(shè)范圍由腹板深入至下翼緣板的一部分，以保證約束阻尼層裝置的自重支撐于下翼緣板。固定裝置分為上下兩部分，下部固定裝置采用分布式的小三角形鋼片，對“L”形阻尼層的拐角處進行加強，保證約束層的在重力作用下的受力穩(wěn)定性。上部固定裝置由角鋼壓條和“幾”字形連接板構(gòu)成，角鋼壓條是對阻尼層上部沿著順橋向的壓緊裝置，保證阻尼層裝置不發(fā)生側(cè)向傾覆，角鋼壓條被“幾”字形連接板壓緊，“幾”字形連接板與腹板加勁肋采用螺栓連接，安裝時僅需在加勁肋上打眼，不影響主體結(jié)構(gòu)的工作性能。
[0011]對于斜拉橋或懸索橋的加勁肋普遍采用扁平狀的鋼箱梁截面，鋼箱梁腹板與底板夾角為鈍角，其鋼板采用“U”形加勁肋對腹板和底板在順橋向進行加勁。腹板是主要的主要結(jié)構(gòu)噪聲輻射源。對于扁平鋼箱梁進行阻尼層安裝，取腹板及底板上相鄰兩“U”形加勁肋間的板為基本單元，對其進行敷設(shè)，敷設(shè)完畢后一般不需要進行額外的加固即可滿足阻尼層的工作穩(wěn)定性。
[0012]對于鋼桁梁腹桿，約束層和阻尼層具有上端面、下端面和兩個側(cè)端面，形成“ 口”字形，以外包形式敷設(shè)于箱形或H形截面腹桿外輪廓表面，通過設(shè)置在上端面中央封口處的約束阻尼層加強鋼板和預緊螺栓保持約束阻尼層與鋼件的緊密貼合。
[0013]本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:
[0014]本實用新型提供了分別對應(yīng)于鋼桁梁、鋼板梁、鋼箱梁、扁平鋼箱加勁梁的鋼橋降噪裝置，基本上涵蓋了絕大多數(shù)的鋼橋類形。降噪裝置與鋼梁主要的結(jié)構(gòu)部位相緊密貼合，當橋梁上承受動力荷載時，會激勵起鋼橋上較為復雜的局部振動，這些振動會被約束阻尼層耗散，從而降低構(gòu)件或鋼板表面的振動速度和振幅，進而控制了鋼橋向外部的結(jié)構(gòu)噪聲輻射。根據(jù)激勵的頻率成分不同，采用不同的阻尼層和約束層材料與層厚組合，從而適應(yīng)不同的鋼橋地段的降噪要求，達到對橋梁進行減振降噪的目的。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型在鋼桁梁箱形截面桿件作為弦桿安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是圖1中A部的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是本實用新型在鋼桁梁H形截面桿件作為弦桿安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4是圖3中B部的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5是本實用新型在鋼桁梁箱形截面桿件作為腹桿安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6是圖5中C部的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖7是本實用新型在鋼桁梁H形截面桿件作為腹桿安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖8是圖7中D部的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖9是本實用新型在鋼板梁或直腹板鋼箱梁安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖10是沿圖9中的I一I線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖11是圖9中E部的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖12是圖9中F部的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖13是沿圖11中的II一II線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖14是本實用新型在扁平鋼加勁肋安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖15是圖14中G部的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]附圖中主要部件符號說明:
[0031]1:阻尼層
[0032]2:約束層
[0033]3:鋼桁梁箱形弦桿上翼緣板
[0034]4:鋼桁梁箱形弦桿腹板
[0035]5:鋼桁梁箱形弦桿下翼緣板
[0036]6:鋼桁梁H形弦桿翼緣板
[0037]7:鋼桁梁H形弦桿腹板
[0038]8:約束阻尼層加強鋼板
[0039]9:預緊螺栓
[0040]10:鋼板梁或直腹板鋼箱梁的腹板
[0041]11:鋼板梁或直腹板鋼箱梁的腹板加勁肋
[0042]12:鋼板梁或直腹板鋼箱梁的上翼緣板
[0043]13:鋼板梁或直腹板鋼箱梁的下翼緣板或底板
[0044]14:連接器
[0045]15:角鋼壓條
[0046]16:扶壁式三角鋼板
[0047]17:水平鋼板壓條
[0048]18:連接器橡膠墊
[0049]19:扁平鋼箱加勁梁斜腹板
[0050]20:扁平鋼箱加勁梁加勁肋。
【具體實施方式】
[0051]以下參照附圖及實施例對本實用新型的鋼橋降噪裝置進行詳細的說明。
[0052]本實用新型的鋼橋降噪裝置，由約束阻尼層和固定裝置構(gòu)成，其中約束阻尼層由阻尼層和約束層構(gòu)成。約束層包覆在阻尼層外部，阻尼層和約束層可以以不同厚度的組合，敷設(shè)于鋼橋需降噪的部位，阻尼層與約束層的厚度比在2:3~5:1之間。
[0053]阻尼層由具有較大損耗因子的高分子材料或橡膠制成，其本身在較寬的溫度和頻率范圍內(nèi)都能保持良好的阻尼特性，阻尼層的作用是將引起結(jié)構(gòu)噪聲的振動能量轉(zhuǎn)化為本身的剪切變形能和熱能，從而起到降噪的功能。阻尼層的兩側(cè)具有足夠的粘性，其一面直接粘貼于清潔的鋼橋構(gòu)件表面，另一面可以粘貼約束層。
[0054]約束層可以進一步提高阻尼層的耗能效果，約束層可以采用金屬板或復合材料。固定裝置是保證約束層和阻尼層能夠與鋼梁板件基體保持長久、有效緊密貼合的加強裝置，該裝置視不同的鋼橋結(jié)構(gòu)而有所不同。在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)鋼橋噪聲特點，有針對性的選擇阻尼層、約束層和固定裝置的合理組合，從而獲得較高的降噪性能和良好的工程經(jīng)濟性。
[0055]實施例一
[0056]圖1是本實用新型在鋼桁梁箱形截面桿件作為弦桿安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中A部的放大結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1和圖2所示，第一實施例的鋼橋降噪裝置包括阻尼層I和約束層2，適用于鋼桁梁箱形截面弦桿。鋼桁梁箱形弦桿包括上端的鋼桁梁箱形弦桿上翼緣板3、兩側(cè)的鋼桁梁箱形弦桿腹板4