钢弹簧浮置板
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钢弹簧浮置板系统顶升施工技术方案一、顶升施工的准备工作:当浮置板混凝土浇注完成,按要求养生28天后,且达到设计强度,即可开始顶升。
1、施工现场有足够的照明,在浮置板道床位置周围30米范围内,为顶升专用工具准备220V的电源接口;2、为了测量浮置板的变形,在每块浮置板上均匀布置8个水平观测点。
对测点进行一对一编号,在顶升施工开始前准确测量每个测点的绝对高程。
二、钢弹簧浮置板顶升施工方案:顶升施工的全过程作业,都将在GERB公司现场技术人员的指导下进行。
具体施工过程如下:1.清理板缝泡沫模板,切除浮置板两侧混凝土锐角。
2.将外套筒上盖打开,切除外套筒内的隔离层,清理筒内积水、杂物。
3.清理现场所有杂物后,用橡胶密封条将浮置板周围的缝隙密封,以确保浮置板进入工作状态后,杂物无法进入;浮置板两侧橡胶密封条通过膨胀螺栓固定在隧道管片上;浮置板板缝处橡胶密封条需用绝缘压条和膨胀螺栓固定在浮置板板面上。
4.根据设计要求,在需要安装水平限位的隔振器底部混凝土上钻孔,安装水平限位;安装要求:a.直线地段50% W形间隔布置;b.曲线地段100%布置。
5.根据设计要求的规格型号,散布隔振器内筒、调平钢板等顶升作业需要的材料。
6.使用顶升工具,两轮依次压入16mm厚度的调平钢板,第三轮用5mm,2mm 厚度的调平钢板精调;顶升三轮以后,对该范围内的浮置板面上观测点高程进行再次准确测量;7.将观测点前后两次的高程测量结果的差值与30mm的设计顶升高度进行比较,确定需要调整的高度值。
有针对性的进行一轮高度调整后,再次测量观测点高程,比较原始高程数据后,进行再次调整,直至达到设计顶升高度及误差要求;8.最后根据设计要求在隔振器内安装锁紧安全板,有效恢复隔振器外筒上盖板。
三、顶升施工过程安全注意事项及预防措施:①、GERB公司为该项目提供的专用顶升设备在厂内经过检修维护;②、顶升前的浮置板间隙密封必须有效,确保顶升以后杂物无法进入;③、为了确保顶升过程中的浮置板始终处于水平状态,顶升工序开始后,单工作日内,每段浮置板范围的隔振器顶升的高度一致;④、顶升过程中,随时注意观察现场情况。
钢弹簧浮置板减振轨道的抑振研究钢弹簧浮置板减振轨道的抑振研究引言:随着城市交通的发展,地铁作为一种快速、高效的公共交通方式在各大城市中得以广泛应用。
然而,地铁列车行驶时会产生较大的振动和噪音,不仅给乘客带来不适,还会对地铁车辆和轨道设施造成损坏。
因此,如何有效地减少地铁列车振动和噪音已成为一个重要的研究领域。
一、钢弹簧浮置板减振轨道的原理与设计钢弹簧浮置板减振轨道是一种利用弹簧的力学特性减少地铁列车振动的技术。
该技术的基本原理是通过将轨道与路基之间添加一层钢弹簧浮置板,使得列车通过轨道时的振动力能够得到合理的减缓和阻尼。
钢弹簧的选用要考虑其刚度和阻尼特性,以便实现理想的减振效果。
钢弹簧浮置板减振轨道的设计主要包括减振板的尺寸、弹簧的选取和布置等方面。
根据实际需求,减振板的尺寸和布置应综合考虑列车质量、速度以及轨道条件等因素。
弹簧的选取要根据列车振动频率和振幅进行设计,以达到合理的减振效果。
二、钢弹簧浮置板减振轨道的抑振效果研究钢弹簧浮置板减振轨道的抑振效果是该技术应用的核心问题。
通过大量的实验和数值模拟研究,可以评估和验证钢弹簧浮置板减振轨道的抑振效果,并优化设计参数。
首先,进行实验室的小型试验,模拟列车在轨道上的振动情况。
在试验中,安装一段减振轨道,通过模拟列车的振动力和频率来评估减振效果。
根据试验结果,可以调整弹簧的刚度和数量等参数,以达到更好的减振效果。
其次,进行全尺寸实车试验,验证减振轨道在实际应用中的效果。
选择一段具有振动问题的地铁线路进行试验,通过在该段线路上安装减振轨道,测量列车振动情况并与传统轨道进行对比。
全尺寸实车试验可以更真实地评估减振轨道的抑振效果,为优化设计提供参考。
最后,利用数值模拟方法开展参数优化研究。
根据列车运行参数和轨道条件进行建模,通过调整弹簧刚度、阻尼等参数,研究不同条件下减振轨道的抑振效果。
数值模拟可以预测减振轨道的性能,并找到最佳设计参数,提高减振效果。
三、钢弹簧浮置板减振轨道的应用前景钢弹簧浮置板减振轨道技术具有较高的应用前景。
ICS点击此处添加中国标准文献分类号DB北京市地方标准DB XX/ XXXXX—XXXX城市轨道交通弹簧浮置板轨道技术标准The Standard For Spring Floating Slab Track Technology Of Urban Mass Transit(征求意见稿)(本稿完成日期:2010年7月29日)XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施目次前言 (Ⅳ)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 总则 (3)5 弹簧浮置板轨道结构设计要求 (3)5.1 一般规定 (3)5.1.1 适用范围 (3)5.1.2 安全性能要求 (3)5.1.3 使用寿命要求 (3)5.1.4 维修更换要求 (3)5.1.5 环评要求 (3)5.1.6 限界要求 (3)5.1.7 其它要求 (3)5.2 结构设计要求 (4)5.2.1 钢轨及扣件系统 (4)5.2.2 浮置板道床 (4)5.2.3 隔振器 (5)5.3 系统性能设计要求 (5)5.3.1 浮置板道床尺寸 (5)5.3.2 变形 (5)5.3.3 隔振性能 (5)5.3.4 弹性过渡 (5)5.4 轨道结构型式和隧道限界设计要求 (5)5.4.1 轨道结构型式尺寸 (5)5.4.2 隧道限界设计 (6)6 弹簧浮置板隔振器组件的产品检验 (6)6.1 适用范围 (6)6.2 检验资质 (6)6.3 合格性检验 (6)6.4 出厂检验 (6)6.5 型式尺寸检验 (6)6.6 疲劳检验前抗压静刚度检验 (7)6.7 阻尼比检验 (7)6.8 疲劳检验 (7)6.9 疲劳检验后抗压静刚度检验 (7)7 弹簧浮置板轨道结构隔振器及附件供货技术条件 (7)7.1 一般规定 (7)7.1.1 适用范围 (7)7.1.2 供货范围 (7)7.1.3 基本要求 (7)7.2 技术要求 (7)7.2.1 基本型式 (7)7.2.2 技术性能指标 (8)7.2.3 产品加工要求 (8)7.2.4 产品检验 (8)7.3 产品验收 (9)7.3.1 产品验收形式与方法 (9)7.3.2 厂内验收 (9)7.3.3 现场验收 (11)7.3.4 产品性能检测 (12)7.4 包装、运输及储存 (12)7.4.1 产品的包装、标志 (12)7.4.2 产品的运输 (12)7.4.3 产品的储存 (12)8 弹簧浮置板轨道结构散铺施工 (12)8.1 一般规定 (12)8.2 器材整备、堆放及运输 (13)8.3 基标设置 (13)8.4 基底处理 (13)8.5 铺设隔离层与隔振筒定位安装 (13)8.6 轨道架设与扣件安装 (13)8.7 钢筋加工与安装 (14)8.8 模板加工与安装 (14)8.9 轨道位置调整 (14)8.10 浇筑浮置板道床混凝土 (14)8.11 弹簧浮置板道床顶升 (15)9 弹簧浮置板轨道结构拼装一体化施工 (15)9.1 一般规定 (15)9.2 器材整备、堆放及运输 (15)9.3 基标设置 (15)9.4 基底处理 (15)9.5 基地轨排及钢筋网组装 (16)9.6 铺设隔离层 (17)9.7 轨排和钢筋网的运输及铺设 (17)9.8 模板加工与安装 (18)9.9 轨道位置调整 (18)9.10 浇筑浮置板道床混凝土 (18)9.11 弹簧浮置板道床顶升 (18)10 弹簧浮置板轨道结构施工验收 (18)10.1 一般规定 (18)10.2 工程施工质量划分及验收记录表格 (18)10.3 弹簧浮置板轨道结构施工验收 (18)10.3.1 基底处理 (18)10.3.2 隔离层铺设与隔振器套筒定位 (19)10.3.3 弹簧浮置板混凝土道床 (20)10.3.4 弹簧浮置板道床顶升 (20)10.3.5 整道 (20)10.4 弹簧浮置板轨道结构道岔施工验收 (22)10.4.1 基底处理 (22)10.4.2 隔离层铺设与隔振器套筒定位 (22)10.4.3 弹簧浮置板道岔混凝土道床 (22)10.4.4 弹簧浮置板道床顶升 (22)10.4.5 整道 (23)11 弹簧浮置板轨道结构减振效果现场检测 (24)11.1 检测目的 (24)11.2 检测资质 (24)11.3 检测时间 (24)11.4 载荷条件 (24)11.5 检测方法 (24)11.6 检测标准 (25)附录A(规范性附录)弹簧浮置板轨道结构检修维护技术条件 (26)附录B(规范性附录)隔振器组件静刚度检验方法 (30)附录C(规范性附录)相关验收记录表格 (32)参考文献 (48)前言本标准是在QGD-001-2009《城市轨道交通弹簧浮置板轨道技术标准》基础上修订的。
实例探讨钢弹簧浮置板道床的减振效果钢弹簧浮置板道床是一种常见的道床结构,其主要特点是在轨道下方铺设一层钢弹簧板,使轨道与地面之间具有一定的浮动性。
这种结构的设计初衷是为了改善车轮与轨道间的接触问题,提高列车行驶的平稳性和乘坐舒适度。
本文将探讨钢弹簧浮置板道床的减振效果,并从实例中加以说明。
一、减振效果的原理钢弹簧浮置板道床的减振效果主要基于以下原理:1.钢弹簧的弹性特性:钢弹簧可以根据外力的大小和方向进行弹性形变,当车轮经过时,钢弹簧可以吸收和分散部分冲击力,减少对列车和轨道的振动影响。
2.道床的浮动性:由于道床下方铺设了钢弹簧板,使得整个道床具有一定的浮动性。
当列车通过时,道床可以相对于地面进行微小的位移,从而减轻冲击力和振动能量的传递。
3.弹性模量的调节:钢弹簧浮置板道床可以通过调节钢弹簧板的弹性模量来实现不同程度的减振效果。
通过改变弹簧板的材质、厚度和布局等参数,可以适应不同地区和不同列车速度的需求。
二、实例探讨下面以城市地铁线路为实例,对钢弹簧浮置板道床的减振效果进行探讨。
该城市地铁线路沿线有一段路段经过城市中心区域,周围多为高楼大厦和商业区。
由于地理条件和施工限制,无法采取传统的道床结构,为了保证列车的行驶平稳性和乘坐舒适度,决定采用了钢弹簧浮置板道床结构。
施工完工后,对该路段的动态振动进行了监测和分析。
通过振动分析仪器的测量数据,可以得出以下结论:1.钢弹簧浮置板道床可以有效减缓列车通过时可能产生的振动波及范围。
相对于传统道床结构,该结构能够将地面下传的振动能量减少至少40%。
2.钢弹簧板的选择和调整对减振效果有重要影响。
在实际施工中,选择了优质的弹簧材料,采用了合理的板材厚度和布局方式,并对弹簧板的弹性模量进行了精确调节。
通过多次试验和优化,实现了最佳的减振效果。
3.实际使用中列车的行驶平稳性和乘坐舒适度得到了有效提升。
乘客对新线路的舒适度评价普遍较好,列车运行速度和频次也能够满足当地交通需求。
钢弹簧浮置板道床施工手册隔而固(青岛)振动控制有限公司2012年3月目录1.总述 (1)2. 施工准备 (3)2.1 施工组织设计 (3)2.2隧底处理 (3)2.3施工机具 (3)3. 基底施工 (4)4. 铺设隔离层 (5)5.浮置板施工 (5)5.1 场外制作钢筋笼 (5)5.1.1 架设钢轨 (5)5.1.2 放置外套筒 (5)5.1.3 绑扎钢筋 (5)5.1.4 钢筋笼存储 (6)5.2 钢筋笼的运输与就位 (6)5.3剪力铰安装 (6)5.4 浇筑混凝土 (6)6.浮置板顶升 (7)6.1 清理现场 (7)6.2设置测量点 (7)6.3清除外套筒内隔离层 (7)6.4安装水平限位销 (7)6.5安装内筒 (7)6.6压入调平钢板 (7)6.7多轮次压入调平钢板 (8)6.8测量顶升高度 (8)6.9严防杂物进入 (8)6.10高度调整 (8)6.11 顶升工序的最后工作 (8)7.施工误差控制 (9)8.隔振器安装工具 (9)附录一:钢弹簧浮置板道床施工工序质量检查记录未尽事宜请联系:隔而固(青岛)振动控制有限公司 TEL. 0532-8771 6801FAX. 0532-8772 33301.总述钢弹簧隔振器主要由三部分组成:☆外套筒:圆柱形筒体,浇注在浮置板混凝土里,是浮置板与隔振器内套筒之间力的传递装置。
☆钢弹簧隔振器内套筒。
内含钢弹簧和阻尼剂,是隔振器的核心部件。
☆钢弹簧隔振器上的高度调节及锁紧系统。
带吊耳的外套筒浇注在混凝土浮置板内,外套筒上面用盖板盖住,以防灰尘和其它杂质进入隔振器内。
弹性元件放在下支承板下,其垂向力由上支承板直接或通过调整垫板传到下座架上,然后传到外套筒上。
安全板由螺栓与内筒固定,水平负荷通过水平锁紧系统和下座架传到外套筒上。
利用专用液压千斤顶来推动上支承板向下压缩弹簧,以此顶升浮置板道床。
钢弹簧浮置板道床施工主要工序见如下流程图:2.1 施工组织设计施工单位在收到设计图纸文件后,应结合现场情况,进行施工准备,编制施工组织设计,疑难问题通过设计交底或设计配合来解决。
地铁钢弹簧浮置板道床动力特性分析地铁钢弹簧浮置板道床动力特性分析引言:随着城市快速发展和人口数量的增加,地铁成为现代都市交通的重要组成部分。
地铁道床作为地铁轨道的基础支撑,承担着传递轨道荷载和减少振动的重要功能。
而钢弹簧浮置板道床则是一种新型的道床结构,具有良好的隔振性能和较高的稳定性,在地铁轨道工程中得到了广泛的应用。
本文将对地铁钢弹簧浮置板道床的动力特性进行分析,以期为地铁轨道工程的设计和施工提供理论支持。
1. 地铁钢弹簧浮置板道床的结构与特点地铁钢弹簧浮置板道床由钢弹簧浮置板、铁路石棉橡胶垫层、沥青砂浆垫层和纤维混凝土层组成。
钢弹簧浮置板是道床的重要组成部分,起到支撑轨道和传递荷载的作用。
铁路石棉橡胶垫层具有良好的隔振功能,可以减少振动和噪声的传播。
沥青砂浆垫层和纤维混凝土层则起到固定和保护道床的作用。
2. 地铁钢弹簧浮置板道床的静力特性地铁钢弹簧浮置板道床的静力特性主要包括刚度、稳定性和承载能力。
刚度是指道床对荷载的抵抗能力,与钢弹簧的弹性模量和板道床结构的刚度相关。
稳定性是指道床在荷载作用下保持稳定的能力,与钢弹簧的刚度、纤维混凝土层的强度和道床支撑条件相关。
承载能力是指道床能够承受的最大荷载,与钢弹簧和纤维混凝土层的强度相关。
3. 地铁钢弹簧浮置板道床的动力特性地铁钢弹簧浮置板道床的动力特性主要包括振动特性和噪声传播特性。
振动特性是指道床在列车通过时的振动情况,主要取决于钢弹簧的刚度和阻尼特性。
噪声传播特性是指列车行驶时产生的噪声在地铁道床中的传播情况,主要取决于钢弹簧浮置板和铁路石棉橡胶垫层的吸声和隔声性能。
4. 地铁钢弹簧浮置板道床动力特性分析方法地铁钢弹簧浮置板道床的动力特性分析可以借助数值模拟和试验方法。
数值模拟方法包括有限元法和计算流体力学法,可以模拟道床结构在振动和噪声传播过程中的动态响应。
试验方法可以通过模型试验和现场试验来验证和补充数值模拟结果,得到更准确的动力特性参数。
V 4.0钢弹簧浮置板道床减振系统——检修维护技术手册——隔而固(青岛)振动控制有限公司2013年10月1、一般规定本手册用于规范、指导钢弹簧浮置板道床检修维护工作,以保证钢弹簧浮置板道床的安全运营及隔振效果。
本手册适用于现浇施工(包括钢筋笼法和散铺法)的钢弹簧浮置道床。
运营养护维修应同时遵守CJJ/T191-2012《浮置板轨道技术规范》等规范规程的要求。
钢弹簧浮置道床系统要处于正常的工作状态,就必须保证浮置道床混凝土结构、钢弹簧隔振器及浮置道床基底混凝土结构等处于正常的状态,即相对于初始状态的变化值都在相关规定的范围之内。
浮置道床混凝土结构,其施工、验收与检修维护与城市轨道交通工程中其他钢筋混凝土结构一样,执行国家标准GB50666-2011《混凝土结构工程施工规范》和GB50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》。
主要是目测检查是否有新增裂缝或破损,无需其他特殊检查。
钢弹簧浮置道床地段的钢轨、扣件,其几何尺寸、轨道状态的技术指标与城市轨道交通的普通整体道床地段的技术要求、维护内容和方法等完全相同,无特殊要求。
钢弹簧隔振器基本上为免维护产品,正常情况下,不需要特殊的维修保养。
钢弹簧浮置道床的检修维护可按照日常巡检、定期检查、特殊检查三种形式执行。
1.1 日常巡视日常例行巡道检查时,主要靠目测检查。
检查内容包括道床面有无杂物,基底水沟是否有积水、道床板是否有明显的变形等。
没有这些现象为正常;存在上述任何一种情况就需要进行进一步的检查以决定需要采取的处理措施。
日常巡检的项目包括:道床结构的外观;隔振器外筒情况;浮置道床地段排水情况;剪力铰的工作状况;密封条的状况;集水坑沉沙情况。
1.2 定期检查定期检查主要包括对道床静态变化的测量记录,对隔振器及相关部件的抽查。
道床面的静态变化是通过量测埋设在板面上的测量点的标高并与原始记录比较以确定其工作状态,标高差值在2mm以内为正常状态,否则要进行进一步的检查找出原因并做相应处理。
城市铁路西直门车站钢弹簧浮置板道床的应用与设计摘要:从减振原理、应用场所、方案设计、各专业配合等方面,介绍了正在建设的城市铁路西直门车站减振型轨道结构的设计,为今后类似工程条件的设计提供借鉴。
关键词:钢弹簧浮置板、隔振、设计1 西直门车站的周边环境及减振要求北京市西直门--东直门城市铁路工程(以下简称“城铁”)是北京申奥承诺的轨道交通线路之一,是全国第一条集地下线、高架线、地面线为一体的快速轨道交通项目,全长40.6km。
西直门车站是“城铁”的起点站。
“城铁”西直门站位于繁华的西直门地区新建的西直门交通枢纽之中,与公交、国铁、环线地铁、水运等在交通枢纽中汇集。
紧邻“城铁”西直门站西侧是华融公司已立项开发的三栋高层高档流线形的写字楼;东侧是新改建的国铁北京北站;周围是公交站点;地下是环线地铁站。
“城铁”西直门站为高架三层框架钢筋混凝土结构,站台层在第三层。
除两条正线外还有一条存车线。
“城铁”车站结构与相邻的流线形写字楼的地下结构连通为一体,地下为超市及停车场。
在西直门交通枢纽环境评估报告中明确要求,轨道交通的西直门站应考虑采取更有效的减振、隔振措施。
市政府有关领导也指示,因西直门交通枢纽的远期高峰小时将有约5.2万人次换乘,且周围为高档写字楼,设计应以人为本,保护环境最为重要。
单一从“城铁”的减振要求而言,因西直门车站处在的交通枢纽之中,对减振并无特殊要求。
但是就尽可能减小轨道交通的振动对周边写字楼的影响及考虑减小交通枢纽中的整体噪声水平、从而提高交通枢纽的综合环境水平而言,对轨道的减振水平要求又很高。
因此,在西直门站轨道结构设计时,进行了以减振性能为主要因素的方案比选。
2 减振方案比选在进行西直门车站初步设计时,根据西直门站的特殊地理位置及环境要求,对国内外的轨道减振措施进行了认真的理论分析及工程类比。
综合其减振性能、工程可实施性、造价等因素,选择了四个方案进行比选。
这四个方案分别是:轨道减振器扣件、弹性套靴式整体道床、美国Lord公司的胶结弹性扣件、德国隔而固(GERB)公司的钢弹簧浮置板道床。
前两个方案是国内已建和在建地铁项目中应用较多的轨道减振方案。
如北京环线地铁的东四十条站采用了弹性套靴式减振型轨道,取得了预期的减振效果,其上方的保利剧院等建筑物,均未受到地铁列车运行的影响。
轨道减振器扣件类似于德国的科隆蛋,已应用于上海地铁一、二号线的较高要求减振地段。
这两种减振型轨道的振动加速度级减振效果一般为5~10dB。
后两个方案在国内还没有工程应用,国外则有很多的工程应用实例。
胶结弹性扣件已应用于美国及其他国家和地区的地铁项目。
一般减振效果可达10dB以上。
钢弹簧浮置板道床应用于德国、英国、巴西和韩国等高铁和地铁项目。
一般减振效果为25~40dB。
深圳地铁一号线在地铁线路穿越市政府一段(双线255m),于2001年已决定采用该方案,并已经通过在铁道科学研究院的实尺模型试验。
试验的减振效果为40dB,隔振器下的地面未受到激振力的影响。
从国外已采用钢弹簧浮置板道床的地铁运营情况看,被保护建筑物内均未受地铁列车运营所产生振动的影响。
类似于西直门站这种高架车站与周边建筑紧邻的情况在国内还是首例。
这种工程条件下的隔振措施,还没有技术成熟且国内有应用实例的方案。
在方案比选的过程中,从西直门站的结构型式、周边开发项目的性质、所处的地理位置和周边环境等方面综合考虑,并参考国外同类工程的应用经验,经过国外专家的技术咨询,推荐钢弹簧浮置板道床为实施方案。
由于华融写字楼和“城铁”西直门交通枢纽属于同期规划,首规设委在[2000]765号文件中就北京西直门交通枢纽初步设计减振降噪标准及特殊隔振追加投资分摊问题进行了批复。
“城铁”公司和华融公司按照首规委文件精神进行了多次磋商,并组织设计院、有关专家和隔振厂家进行多次技术交流和专家论证,从设计院提出的多种备选方按中,确定采用钢弹簧浮置板隔振技术方案。
此处采用钢弹簧浮置板道床方案,其技术可靠、经济合理、社会效益好。
正是西直门车站隔振要求这一工程急需才带来了钢弹簧浮置板在中国轨道交通中的应用及配套工程应用技术的发展。
3 钢弹簧浮置板道床隔振原理及技术特点⑴钢弹簧浮置板道床隔振原理钢弹簧浮置板道床是将具有一定质量和刚度的混凝土道床板浮置在钢弹簧隔振器上,构成质量-弹簧-隔振系统。
隔振器内放有螺旋钢弹簧和粘滞阻尼。
尽管浮置板具有很多高阶振动模态,但对隔振效果起关键作用的是浮置板-弹簧系统的6个低阶刚体固有振动模态,其隔振原理仍然可以用单质量-单自由度振动体系来分析。
假设激振力是一正弦函数,如图1。
横坐标轴是激振频率与系统固有频率之比h,简称调谐比;纵坐标轴为传递到基础上的基础力振幅与激振力振幅之比VF,简称传递比。
当调谐比接近1时,即当激振频率接近系统固有频率时,传递比大于1,系统处于共振区;而当调谐比大于以后,系统进入隔振区,传递比开始小于1,基础力动载振幅小于激振力振幅,激振力被惯性质量的惯性力部分平衡掉。
而当调谐比远大于以后,质量块的惯性力与激振力相位相反,而数值接近,相互平衡掉,仅有静荷载和小部分残余动荷载通过弹簧阻尼元件传到基础上。
浮置板隔振系统的设计原则是,应使浮置板的结构固有频率避开地铁车辆运行时的激振频率,并使浮置板的6个刚体固有频率,尤其是垂向固有频率尽量远低于激振频率倍以下,可取得好的隔振效果。
对于同一个激振频率,浮置板系统固有的频率越低,隔振效果越好。
然而把浮置板隔振系统的固有频率做低并不容易,受很多条件制约,增大质量往往受空间和结构承载强度限制;增加弹性元件的弹性受系统稳定性和安全性限制。
钢弹簧隔振器内有粘滞阻尼,使钢弹簧具有三维弹性,且横向刚度可以独立设计,可以设计出很高的横向稳定性,而橡胶的横向刚度很小,需横向限位装置,限制了垂向刚度的设计空间。
与钢弹簧相匹配的粘滞阻尼也恰好具有三维以上的阻尼,增加了系统的各向稳定性和安全性,且能抑制和吸收固体声。
⑵钢弹簧浮置板道床系统参数设计的一般准则浮置板系统设计基于2个关键参数,即在浮置板自重作用下弹簧压缩量和列车动荷载引起的压缩量。
这两个参数一旦确定,就基本确定了浮置板的主要尺寸和隔振效果。
首先,要根据列车轴重确定浮置板的每延米重量。
该重量一般取值为最大轴重的25-30%。
然后确定浮置板的厚度和宽度。
浮置板的长度不仅对其动力学特性而且对浮置板系统的总造价都有影响。
浮置板越短,接点越多,造价越高。
最后再根据每延米重量选取隔振器的型号和数量,并验算弹簧变形和动变形。
主要设计步骤如下。
1) 根据激振频率ω,确定隔振系统的固有频率。
确定钢弹簧浮置板系统的自振频率是整个隔振设计的关键。
而系统自振频率的取值与被保护对象(建筑)的种类,位置及环境条件有关。
2) 根据车辆轴重P确定隔振系统质量m:m=0.25~0.3P一般情况下,要达到理想的隔振效果,作为参振质量的的浮置板较重,而隔振器的刚度较小。
一般橡胶类减振器无法达到。
4) 进行隔振器的动静比γ设计,以期达到更长的结构疲劳寿命。
式中:Yd 、Yj——由动荷载、自重分别引起的弹簧振幅;5) 浮置板的外形及强度设计根据钢弹簧浮置板地段的结构特性、浮置板的动力特性及混凝土的伸缩等条件确定浮置板的长度。
6) 进行钢筋混凝土浮置板结构设计。
浮置板的设计,必须进行静强度计算及动力学分析,以保证钢弹簧浮置板道床减振降噪效果。
⑶钢弹簧浮置板道床系统的技术特点:1) 该隔振系统的固有频率低(4~7Hz),可有效的减振和消除固体声;其减振效果为振动加速度级传递损失(道床面到隧道壁)可达40~60dB,插入损失(道床到建筑物)最小可达25dB;2) 该结构的减振元件具有三维弹性,结构简洁,具有很高的水平方向稳定性,无需横向限位装置;3) 隔振器疲劳寿命长,易检查,不需特殊的维护和保养;4) 施工简便,维修、更换无需中断行车;5) 通过加设调平垫板可用于调整结构的偶然下沉。
6) 工程造价高,因为是特殊设计,需各相关专业密切配合。
4 西直门车站钢弹簧浮置板道床设计及分析西直门车站站台形式为两岛一侧,车站的站台长为120m。
西直门车站每线设计采用钢弹簧浮置板道床126.53m 。
三条线共设计5种规格、12块浮置板,如下图。
1) 浮置板的外形设计车站的行车道结构为8.4mX5的框架结构。
为使隔振器作用在结构柱网的横梁上,隔振器按8.4m间距布置;为了保证浮置板的抗弯刚度和动力特性,浮置板的厚度确定为0.66米;为实现接触轨的固定,浮置板宽度确定为3.3m;通过动力计算,确定每段浮置板按跨越4跨行车道框架设计,其标准长度为33.6m。
最后一段为三跨,长25.3m。
本设计的浮置板质量为5.2t/m,在无载荷状态下,浮置板悬浮于行车道之上40mm。
2) 隔振器的种类比选隔振器在浮置板道床中的布置方式,隔振器分为嵌入式和侧置式两种型式。
后者的造价约是前者的2/3。
因西直门车站为高架车站,经与车站结构、建筑专业配合,具有设置侧置式隔振器的条件,因此为降低造价,本工点采用侧置式隔振器。
隔振器上下无螺栓连接,采用摩擦系数为2的专用防滑垫代替。
3) 隔振器弹簧刚度的设计本工程的具体情况,隔振器的支撑刚度设计为6.9kN/mm,使在静荷载、动荷载情况下隔振器的压缩量分别为5mm、10mm。
4) 隔振器的寿命保证隔振器的钢弹簧采用磷化处理,并涂镀环氧树脂以防腐。
弹簧的工作应力远小于弹簧钢的疲劳应力极限。
关键焊缝设计时安全系数较大,其余高应力钢件进行了时效处理,采用热镀锌保护。
整个隔振器关键部件的设计寿命大于50年。
5) 过渡段设计浮置板道床的南端接本工程区间高架线采用的刚性整体道床。
为使两种道床相接处的钢轨变形连续及支撑刚度渐变,在浮置板道床的最南端,进行了加密隔振器等技术处理,以增大浮置板道床的支撑刚度。
与浮置板道床的北端紧邻的,是高架桥穿越北京“城铁”的指挥中心办公楼地段。
在该高架桥的支座处亦设置了隔振支座。
在工程设计过程中将西直门车站的隔振器设计与指挥中心桥下的隔振支座设计一并考虑,增加了浮置板端部的隔振器数量,以减少刚度突变,使该处两端的钢轨动态位移量相当。
6) 剪力铰设计为保护钢轨不受大的额外剪力,在浮置板之间的接头处设置了5根剪力铰,剪力铰和剪力筒分别埋设在两块相邻浮置板中间,纵向可以相对自由伸缩,径向刚度很大,可以传递垂向载荷,这样可以保证相邻浮置板之间协同受力,接头处变形基本一致,钢轨不额外受剪。
5 与相关专业的技术接口因轨道采用了钢弹簧浮置板道床结构,使相关的结构、建筑、防迷流、给排水等专业的设计都应进行相应的调整。
采用钢弹簧浮置板后,行车道结构的受力方式由承受面荷载变为承受点荷载,且荷载值加大,还产生施工期荷载较大等新问题。
行车道结构的横梁宽度与隔振器支撑宽度也进行了设计调整。