预压式浮置板轨道隔振器.pdf

预压式浮置板轨道隔振器，以有效减小列车通过时隔振器和轨道板的最大垂向位移，降低轨道板的应力和应变，改善轨道板的受力条件。包括底座、预压盖板和设置于两者之间的弹性构件。所述底座和预压盖板之间还设置有预压装置，该预压装置作用于预压盖板，由预压盖板作用于弹性构件使其产生预定压缩。

权利要求书
1.  预压式浮置板轨道隔振器，包括底座(10)、预压盖板(13)和设置于两者之间的弹性构件(20)，其特征是：所述底座(10)和预压盖板(13)之间还设置有预压装置，该预压装置作用于预压盖板(13)，由预压盖板(13)作用于弹性构件(20)使其产生预定压缩。

2.  如权利要求1所述的预压式浮置板轨道隔振器，其特征是：所述预压装置包括预压螺柱(11)和预压螺母(12)，预压螺柱(11)固定设置于底座(10)垂向中心部位，弹性构件(20)空套于该预压螺柱(11)上；预压螺柱(11)的上部穿过预压盖板(13)中心的通孔，旋拧于预压螺柱(11)上端的预压螺母(12)作用于预压盖板(13)的上表面。

3.  如权利要求1所述的预压式浮置板轨道隔振器，其特征是：所述预压装置包括预压螺柱(11)和预压螺母(12)，预压螺柱(11)沿环向间隔设置于底座(10)的周边部位上，弹性构件(20)放置于各预压螺柱(11)限定的空间内；各预压螺柱(11)的上部穿过预压盖板(13)周边的对应通孔，旋拧于预压螺柱(11)上端的预压螺母(12)作用于预压盖板(13)的上表面。

4.  如权利要求1所述的预压式浮置板轨道隔振器，其特征是：所述弹性构件(20)为压缩弹簧、叠层橡胶体或者锥形橡胶体。

5.  如权利要求1、2、3或4所述的预压式浮置板轨道隔振器，其特征是：所述底座(10)上还设置与弹性构件(20)并联的阻尼装置。

6.  如权利要求5所述的预压式浮置板轨道隔振器，其特征是：所述阻尼装置包括设置于底座(10)上的容纳空腔和注入该容纳空腔内的粘弹性阻尼介质(10a)，弹性构件(20)的下部浸入粘弹性阻尼介质(10a)内。

7.  如权利要求5所述的预压式浮置板轨道隔振器，其特征是：所述阻尼装置包括设置于底座(10)上的封闭空腔和注入该封闭空腔内的阻尼介质(10b)，封闭空腔内设置有活塞(15)，活塞杆(14)的两端分别与活塞(15)和预压盖板(13)固定连接。

说明书预压式浮置板轨道隔振器
技术领域
本实用新型属于铁路轨道振动及噪声控制领域，是一种用于高铁、地铁、轻轨和新型城市轨道交通等领域的浮置板轨道的隔振器。
背景技术
浮置板轨道是解决轨道交通中振动和噪声问题的一种有效方法。浮置板轨道通过在轨道板下设置弹性隔振器，将轨道板的振动与基础隔离，达到隔振降噪的目的。浮置板轨道本质上是一个质量-弹簧-阻尼隔振系统，系统隔振性能的好坏主要取决于隔振器的刚度和轨道板的质量取值。轨道板质量越大，隔振器刚度越小，系统的固有频率越低，浮置板轨道的隔振效果就越好。因而从隔振性能角度考虑隔振器刚度应该尽量取较小的值。
然而低刚度的隔振器会导致列车通过时轨道板的挠度加大。对于连续型浮置板而言，大的垂向位移意味着轨道板的出现了显著的弯曲变形，这将使轨道板处于一种极为不利的受力状态。以盾构式隧道内浮置板轨道系统为例，其固有频率为8Hz左右时，在列车额定载荷下轨道板垂向最大位移会达到4mm左右，轨道板的最大拉应力接近于混凝土的拉应力极限值。在浮置轨道板隔振器设计中，为了改善轨道板的受力状态，降低轨道板出现裂纹的可能，提高其耐久性，就需要提高轨道板的弯曲强度或减小轨道板的垂向挠度，对于普通的浮置轨道板隔振器而言只能通过增加隔振器刚度来实现。综上，从轨道板稳定性、受力和耐久性方面考虑，要求隔振器刚度值应该尽量取大。
因此，在目前采用的浮置板轨道隔振器，隔振性能和轨道板受力是一个很难调和的矛盾，小的隔振器刚度能够获得较为理想的隔振性能但是会导致轨道板受力条件恶劣，降低其耐久性；大的隔振器刚度改善了轨道板受力但会导致隔振性能变差。因而工程中需要一种隔振性能好，轨道板垂向位移小的浮置板轨道隔振器。
列车作用与轨道隔振器上的载荷表现为静态载荷与动态载荷相叠加，静态载荷显著大于动态载荷的特征。列车的静态载荷对于轨道板的垂向位移的贡献量较大。但静态载荷的振动特性较弱。基于此特征可以设计一种带有预压功能的隔振器，通过预压力来平衡一部分静态载荷，降低轨道板垂向位移。但又可使动态载荷工作与隔振器弹性区间，确保隔振器具有良好的动态隔振性能。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种预压式浮置板轨道隔振器，以有效减小列车通过时隔振器和轨道板的最大垂向位移，降低轨道板的应力和应变，改善轨道板的受力条件。
本实用新型解决该技术问题所采用的技术方案如下：
本实用新型的预压式浮置板轨道隔振器，包括底座、预压盖板和设置于两者之间的弹性构件，其特征是：所述底座和预压盖板之间还设置有预压装置，该预压装置作用于预压盖板，由预压盖板作用于弹性构件使其产生预定压缩。
所述底座上还设置有与弹性构件并联的阻尼装置。
本实用新型的有益效果是，利用预压锁紧装置使弹性元件在安装时就产生一定的预压力，减小了列车通过时隔振器和轨道板的静态位移，改善了轨道板的受力；在相同载荷条件下，本实用新型在和普通隔振器取得相同的垂向变形的情况下，可以采用更低的垂向刚度，获得更好的隔振性能；原理简单，附加结构少，可以适用于不同的轨道板结构和不同的使用环境。
附图说明
本说明书包括如下六幅附图：
图1为本实用新型预压式浮置板轨道隔振器实施例1的结构示意图；
图2为本实用新型预压式浮置板轨道隔振器实施例2的结构示意图；
图3为本实用新型预压式浮置板轨道隔振器实施例3的结构示意图；
图4为本实用新型预压式浮置板轨道隔振器实施例4的结构示意图；
图5为本实用新型预压式浮置板轨道隔振器实施例5的结构示意图；
图6为本实用新型预压式浮置板轨道隔振器实施例6的结构示意图；
图中示出构件名称及所对应的标记：底座10、粘弹性阻尼介质10a、阻尼介质10b、预压螺柱11、预压螺母12、预压盖板13、活塞杆14、活塞15、弹性构件20、调整垫圈30。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
参照图1，本实用新型的预压式浮置板轨道隔振器，包括底座10、预压盖板13和设置于两者之间的弹性构件20。所述底座10和预压盖板13之间还设置有预压装置，该预压装置作用于预压盖板13，由预压盖板13作用于弹性构件20使其产生预定压缩。参照图5和图6，所述底座10上还可设置作用于弹性构件20的阻尼装置。弹性元件20的主要作用是为轨道板和列车提供支撑力，并隔离轨道板的振动；预压装置的作用是在隔振器安装时，使其产生一定的预压力并将该压力锁紧。阻尼装置的作用是吸收振动能量，衰减轨道板振动幅值。
本实用新型在实际使用时安装于浮置板轨道下，调整垫圈30置于预压盖板13上，但不与预压螺母12相接触，轨道板通过外套筒将力传递至调整垫圈30上。隔振器安装过程中，每个隔振器在平衡了轨道板本身的载荷Fs后，再通过预压螺母13使弹性构件20产生一定的预压力F0。假定列车作用在隔振器上的静态载荷为Fl，动载系数为γ，隔振器静态垂向刚度为kz，则隔振器预压力应该满足下式：
F0<Fl(2-γ)    (1)
当列车经过安装了隔振器的浮置板轨道时，列车所引起的轨道板最大下沉量包括两部分，一部分是列车静态载荷引起的，另一部分是列车动态载荷引起的。静态载荷造成的下沉量较大，但波动较小。动态载荷会使轨道板的下沉量围绕静态下沉量发生一定波动。对于无预压功能隔振器，列车引起的轨道板和隔振器的最大垂向位移dn为：
dn＝γFl/kz    (2)
对于本实用新型本实用新型预压式浮置板轨道隔振器，列车所引起的轨道板和隔振器的最大垂向位移ds可以表示为，
ds＝(γFl-F0)/kz    (3)
由上式可知，采用预压式隔振器时浮置板轨道的最大垂向位移ds要小于采用普通隔振器的浮置板轨道。
列车通过时，隔振器预压盖板13和预压螺母12之间的产生的静态间隙d0为：
d0＝(Fl-F0)/kz    (4)
在不考虑阻尼的情况下，列车经过时隔振器的动态位移波动量dt为：
dt＝(γ-1)Fl/kz    (5)
在预压力满足式(1)给定的条件下显然有下式：
d0>dt    (6)
可知载荷动态波动量引起的轨道板垂向位移将在预压盖板13和预压螺母12之间的间隙内波动，而不会使预压盖板13与预压螺母12发生接触。隔振器在弹性范围内工作，可以确保预压式浮置板轨道隔振器和普通浮置板轨道隔振器具有相同的隔振性能。
另外，由于本实用新型本实用新型预压式浮置板轨道隔振器具有预压功能，因而还可以通过降低隔振器刚度kz，达到降低浮置板系统固有频率，进一步改善浮置板轨道隔振性能，但不增加轨道板动位移的目的。其实现方式如下：对比式(2)(3)可知，在降低了隔振器弹性元件的刚度后，隔振器的静态位移和动态位移都将变大，这也是普通隔振器刚度不能做的太低的主要原因。但是本实用新型可以通过提升弹簧预压量来降低隔振器在列车载荷作用下的垂向位移，从而实现了低刚度小位移的。
所述预压装置包括预压螺柱11和预压螺母12，预压螺柱11的设置方式可以有多种方式。参照图1、图2、图3、图4和图5，预压螺柱11固定设置于底座10垂向中心部位，弹性构件20空套于该预压螺柱11上，预压螺柱11的上部穿过预压盖板13中心的通孔，旋拧于预压螺柱11上端的预压螺母12作用于预压盖板13的上表面。参照图2，预压螺柱11沿环向间隔设置于底座10的周边部位上，弹性构件20放置于各预压螺柱11限定的空间内，各预压螺柱11的上部穿过预压盖板13周边的对应通孔，旋拧于预压螺柱11上端的预压螺母12作用于预压盖板13的上表面。
如图1、图2、图5和图6所示，所述弹性构件20可采用压缩弹簧。 也可采用如图3所示的叠层橡胶体，叠层橡胶体可以提高隔振器的阻尼，改善隔振器在低频区域的隔振性能。或者采用如图4所示的锥形橡胶体，锥形橡胶体可以使隔振器的横向刚度增大，提高轨道的横向稳定性。
参照图5，所述阻尼装置包括设置于底座10上的容纳空腔和注入该容纳空腔内的粘弹性阻尼介质10a，弹性构件20的下部浸入粘弹性阻尼介质10a内，通过弹性构件20扰动粘弹性阻尼介质10a来产生阻尼力。
参照图6，所述阻尼装置包括设置于底座10上的封闭空腔和注入该封闭空腔内的阻尼介质10b，封闭空腔内设置有活塞15，活塞杆14的两端分别与活塞15和预压盖板13固定连接，通过活塞15挤压阻尼介质10b产生阻尼力。