本實用新型屬于減振技術領域，涉及適用于城市軌道交通、高速鐵路、重載鐵路、普通鐵路、建筑物結構、機器設備及橋梁結構等方面的減振墊結構及其使用方法。

背景技術：

隨著軌道交通技術的不斷發展，當前軌道交通的環境保護問題受到越來越多的關注，特別是其產生的噪聲與振動問題。

目前軌道交通的減振降噪措施主要從三方面入手：在振源/聲源上控制(鋼軌打磨等措施)、在傳播途徑上控制(通過采用彈性扣件和浮置板軌道等)和在受振體/受聲體上控制。輪軌系統產生的振動通常采用彈性扣件來實現隔振，從而實現軌下基礎振動的降低。對于扣件減振措施，資料表明，軌道減振器扣件和先鋒型扣件等彈性扣件在我國地鐵中的應用并不理想，誘發了嚴重的鋼軌異常波磨，而波磨加劇反而會引起輪軌的高頻振動，導致車輛的共振。主要原因是彈性扣件由于膠墊剛度太軟致使輪軌振動能量與軌下結構隔離而滯留在鋼軌，對鋼軌和扣件彈條的損傷較大，甚至膠墊剛度太軟會導致鋼軌垂向動位移增大，使列車面臨脫軌危險。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于針對現有技術的不足與缺陷，提出一種軌道交通具有層狀周期結構的鋼軌減振墊，其結構簡單，且與彈性扣件和浮置板軌道等降低通過降低下部結構剛度的方法來減振的思路不同，本實用新型通過將周期結構引入鋼軌減振墊，在保證軌道結構的剛度足夠高的同時，采用固體物理學中周期性結構對彈性波的帶隙原理實現減振目的，有助于城市軌道交通、高速鐵路和重載鐵路減振降噪控制、促進社會和諧發展，特別是適用于城市軌道交通、高速鐵路、重載鐵路和普通鐵路。

為達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種減振墊，具有層狀周期結構，所采用的幾何參數和材料參數得以產生一定寬度的帶隙，并且能夠覆蓋各類振動的主頻，從而使被保護或環境影響結構的整體振動極大衰減，其特征在于：所述減振墊在厚度方向由至少兩個層狀周期單元組成，每個層狀周期單元由至少兩層周期子結構相互疊合而成，相鄰的周期子結構的組成材料不同；

所述周期子結構內在長度與寬度方向設置若干周期從結構；所述周期子結構的厚度介于軌底寬度的二十分之一與十分之一之間；所述周期從結構與周期子結構組合形式為共有或是挖切關系。

所述各個層狀周期單元的厚度尺寸相同，各周期單元內相對應的周期子結構的尺寸與材料相同。

所述層狀周期單元內各層周期子結構的厚度尺寸與所關注振動波長一致以提高減振效果。

所述周期子結構的形狀為長方體，其厚度小于長度與寬度。

所述周期子結構的組成材料分為剛性材料和彈性材料。

所述剛性材料為合金材料或金屬材料，所述彈性材料為橡膠材料或樹脂材料。

所述周期從結構的形狀、尺寸和材料相同，在周期子結構長度和寬度方向呈現等間隔周期布置。

所述周期從結構為柱狀體或錐狀體。

周期性結構即物體的基本組成單元按照相同的方式堆積的一種結構形式，周期性結構中存在能夠禁止某種經典波傳播的頻率范圍，這種頻率范圍稱為帶隙。頻率在帶隙之內的彈性波通過此種結構時其傳播會大大衰減，而在帶隙之外的彈性波則能順利通過結構。

本實用新型提出的一種軌道交通具有層狀周期結構的鋼軌減振墊，通過合理設計幾何參數和材料參數，能產生一定寬度的帶隙，并且能夠覆蓋各類振動的主頻，從而使被保護或環境影響結構的整體振動極大衰減。相比其它減振形式，本實用新型的鋼軌減振墊具有以下優勢:

(1)利用周期結構本身的帶隙特性減振，不改變結構剛度。

(2)周期結構帶隙具有一定的寬度，而不是單一的頻率。因此，周期結構能隔離一定頻率范圍內的振動，具備較高的綜合減振性能。

(3)鋼軌減振墊的周期結構使用剛性層和柔性層的組合，提高了鋼軌減振墊的剛度，提升了結構的安全性。

具體而言，一種具有層狀周期結構特征的鋼軌減振墊，所述鋼軌減振墊厚度方向由若干個層狀周期單元組成，所述層狀周期單元包括若干層周期性子結構相互疊合而成，相鄰的周期性子結構的組成材料不同；所述周期子結構也可在長度與寬度方向設置若干周期性從結構。

所述層狀周期單元的厚度尺寸應相同，單個層狀周期單元根據其組成的周期子結構可形成2周期單元、3周期單元或多周期單元，周期單元內相對應的周期子結構的尺寸與材料應該相同。

所述周期單元內各層周期子結構的厚度尺寸與所關注振動波長一致以提高減振效果。所述周期子結構的寬度與長度與鋼軌軌下鐵墊板承軌部位尺寸相匹配；所述周期子結構的形狀為長方體，其厚度遠小于長度與寬度；所述周期子結構的組成材料料分為剛性材料和彈性材料，作為優選，剛性材料可為合金材料或金屬材料，彈性材料可為橡膠材料或樹脂材料。

所述周期從結構的形狀、尺寸和材料應相同，在周期子結構長度和寬度方向呈現一定等間隔周期布置。所述周期從結構的幾何形狀可為任何立體形狀，作為優選，可為柱狀體或錐狀體；所述周期從結構與周期子結構組合形式可以是共有關系或是挖切關系；所述挖切關系是指由周期子結構中摳除周期從結構從而形成孔洞；所述共有關系是在周期子結構中的孔洞中填入相關周期從結構。

一種具有層狀周期結構特征的鋼軌減振墊的使用方法，所述鋼軌減振墊置于混凝土軌枕或軌道板承軌臺與軌底之間，通過扣件系統將其固定；所述鋼軌減振墊與軌枕或軌道板承軌臺之間也可設置鐵墊板，提高其支承強度。

所述的具有層狀周期結構特征的鋼軌減振墊在城市軌道交通、高速鐵路、重載鐵路和普通鐵路中的應用，也可用于其它機械和建筑物基礎減振。

由于采用了上述技術方案，本實用新型具有以下有益效果：

①通過改變鋼軌膠墊的形式，利用周期性結構的帶隙特性，在保證軌道下部結構的剛度以及不附加其它結構的條件下，達到了減振效果；

②采用結構減振的思路，降低了傳統減振思路中存在的列車運行安全性和平穩性的隱患；

③這種具有層狀周期結構的鋼軌膠墊能隔離一定頻率范圍內的振動，具備較高的綜合減振性能；

④層狀周期結構的鋼軌膠墊結構形式簡單和維護方便靈活。

附圖說明

圖1為本實用新型一種具有層狀周期結構特征的鋼軌減振墊的結構和使用方法示意圖，其周期子結構為2周期單元。

圖2為本實用新型周期子結構為2周期單元的具有層狀周期結構特征的鋼軌減振墊與純橡膠材質減振墊的減振效果對比圖。

圖3為本實用新型周期子結構為4周期單元的具有層狀周期結構特征的鋼軌減振墊的結構示意圖。

圖4為本實用新型周期子結構分別為2周期單元和4周期單元的具有層狀周期結構特征的鋼軌減振墊減振效果對比圖。

圖5為本實用新型具有周期從結構的具有層狀周期結構特征的鋼軌減振墊結構示意圖，其周期子結構為2周期單元。

具體實施方式

以下結合附圖所示實施例對本實用新型作進一步的說明。

請參閱圖1，一種具有層狀周期結構特征的鋼軌減振墊的使用方法，所述鋼軌減振墊1 置于混凝土軌枕5或軌道板承軌臺與鋼軌3底部之間，通過扣件系統2將其固定；所述鋼軌減振墊與軌枕或軌道板承軌臺之間也可設置鐵墊板，提高其支承強度。

實施例1：鋼軌減振墊1厚度方向由若干個層狀周期單元組成，所述層狀周期單元由若干層周期子結構相互疊合而成，相鄰的周期子結構的組成材料不同；所述周期子結構的組成材料分為彈性材料7和剛性材料8，作為優選，彈性材料7可為橡膠材料或樹脂材料，剛性材料可為合金材料或金屬材料8。如圖1所示。

鋼軌減振墊1的周期單元內各層周期子結構的厚度尺寸與所關注振動波長一致以提高減振效果，且其寬度和長度與鋼軌下鐵墊板承軌部位尺寸相匹配。

鋼軌減振墊1的周期子結構的形狀為長方體，其厚度介于軌底寬度的二十分之一至十分之一之間。

鋼軌減振墊1的周期單元的厚度尺寸應相同，根據隔振需要，單個層狀周期單元根據其組成的周期子結構可形成2周期單元、3周期單元或多周期單元，周期單元內相對應的周期子結構的尺寸與材料應該相同。

2周期單元的結構如圖1所示，其減振效果見圖2。可見與純橡膠結構相比，周期結構的減振效果在低頻段內非常出色；4周期單元的結構如圖3所示，其減振效果見圖4，可見單元周期數越大減振效果越好。但實際運用時仍要考慮軌底與混凝土軌枕間空間的厚度，減振墊周期單元內各層子結構的厚度介于軌底寬度的二十分之一至十分之一之間。

實施例2：所述鋼軌減振墊1的周期子結構也可在長度與寬度方向設置若干周期從結構，所述的這些周期從結構包括孔洞9和填充體10，所述的這些孔洞必須是相同結構尺寸、相同規律分布，各個方向上等間距；在這些孔洞9中可設置若干柱狀體或錐狀體以及其它形狀的填充體10，之后與周期性軌道板1疊合成一個整體，在長度縱向和寬度橫向上呈現一定等間隔周期布置，如圖5所示。作為優選，除了柱狀周期從結構9的形式之外，還可以采用錐狀周期從結構，其減振效果好，施工難度低。

所述鋼軌減振墊1的周期從結構的孔洞9和填充體10在長度和寬度范圍內的結構個數都應該大于3，其結構尺寸小于鋼軌減振墊1的1/10，其減振效果顯著；為了施工和養護維修方便，周期從結構厚度應與鋼軌減振墊1平齊。

軌道需要減振的波的波長越短，所述的鋼軌減振墊1周期從結構的孔洞9和填充體10在一定長度、寬度和厚度尺寸范圍內周期數越多。

實施例3：本實用新型的應用不僅僅局限于軌道交通，結構尺寸略做調整后在機械設備與建筑物等需要減振措施的領域內均可投入使用。比如，在居民住宅的樓板內可加設一層具有層狀周期結構特征的減振墊，起到衰弱樓板振動的作用，大大降低了樓上居民的生活活動對樓下居民帶來的噪聲影響；船用機器的運轉導致的船體振動不僅會影響船員的體感，引起海洋雜音，還會減弱船體的強度，在機器的安裝板和船體基板間加設一層具有層狀周期結構特征的減振墊，可以有效削弱船用機器振動帶來的危害；而隔振體系對于橋梁也很重要，橋梁的隔振體系可為橋梁提供水平柔性從而延長其水平周期，同時能耗散振動能量，并要有足夠剛度支撐起橋梁，具有層狀周期結構特征的減振墊設置在橋梁的支座處可以達到這些效果。

上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本實用新型。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本實用新型不限于上述的實施例，本領域技術人員根據本實用新型的揭示，不脫離本實用新型范疇所做出的改進和修改都應該在本實用新型的保護范圍之內。