一種鋼橋降噪裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明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(yán)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(fù)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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對上述現(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]本發(fā)明為解決這一問題所采取的技術(shù)方案是:
本發(fā)明的鋼橋降噪裝置，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(fù)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。
[0008]所述的阻尼層的厚度在2~10mm之間，約束層的厚度在2~5mm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(dāng)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(dān)，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(dāng)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(dān)，也可不再需要固定裝置。當(dāng)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(yù)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(yù)緊螺栓保持約束阻尼層與鋼件的緊密貼合。
[0013]本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:
本發(fā)明提供了分別對應(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(dāng)橋梁上承受動力荷載時，會激勵起鋼橋上較為復(fù)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】
[0014]圖1是本發(fā)明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；
圖3是本發(fā)明在鋼桁梁H形截面桿件作為弦桿安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是圖3中B部的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明在鋼桁梁箱形截面桿件作為腹桿安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是圖5中C部的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是本發(fā)明在鋼桁梁H形截面桿件作為腹桿安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是圖7中D部的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9是本發(fā)明在鋼板梁或直腹板鋼箱梁安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10是沿圖9中的I一I線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11是圖9中E部的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
圖12是圖9中F部的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
圖13是沿圖11中的II一II線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖14是本發(fā)明在扁平鋼加勁肋安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖15是圖14中G部的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]附圖中主要部件符號說明:
1:阻尼層
2:約束層
3:鋼桁梁箱形弦桿上翼緣板
4:鋼桁梁箱形弦桿腹板
5:鋼桁梁箱形弦桿下翼緣板
6:鋼桁梁H形弦桿翼緣板
7:鋼桁梁H形弦桿腹板
8:約束阻尼層加強鋼板
9:預(yù)緊螺栓
10:鋼板梁或直腹板鋼箱梁的腹板
11:鋼板梁或直腹板鋼箱梁的腹板加勁肋
12:鋼板梁或直腹板鋼箱梁的上翼緣板
13:鋼板梁或直腹板鋼箱梁的下翼緣板或底板
14:連接器
15:角鋼壓條
16:扶壁式三角鋼板
17:水平鋼板壓條
18:連接器橡膠墊
19:扁平鋼箱加勁梁斜腹板 20:扁平鋼箱加勁梁加勁肋。
【具體實施方式】
[0016]以下參照附圖及實施例對本發(fā)明的鋼橋降噪裝置進行詳細的說明。
[0017]本發(fā)明的鋼橋降噪裝置，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。阻尼層的厚度在2~10mm之間，約束層的厚度在2~5mm之間。阻尼層與約束層的厚度比在2:3~5:1之間。
[0018]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。
[0019]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合金等復(fù)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。
[0020]實施例一
圖1是本發(fā)明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和下端的鋼桁梁箱形弦桿下翼緣板5。由于弦桿軸線平行于水平面，因此，本發(fā)明設(shè)計成下端不封口的“ 口”字形結(jié)構(gòu)，約束層和阻尼層都具有上端面和兩個側(cè)端面，分別敷設(shè)于箱形