基于减振技术的轨道交通论文范文

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1聚氨酯浮置板整体道床结构及减振原理

聚氨酯浮置板整体道床轨道是一种新型低噪声、低振动的轨道系统，它是奥地利GetznerWerksGmbH公司在隔振技术领域研发的又一新项目，先后在德国柏林、韩国首尔、美国纽约、新加坡及香港铁路线路中有着成功的经验。结合我国地铁轨道结构设计形式，聚氨酯浮置板整体道床轨道系统构成主要由道床侧墙、聚氨酯浮置板减振垫、道床轨枕及混凝土道床结构等部分组成。聚氨酯浮置板减振道床由道床两侧侧墙和结构基底构成槽形状，在侧墙及基底处满铺聚氨酯减振垫，形成槽形聚氨酯减振垫层，在槽内按照标准轨枕间距布置轨枕并浇筑整体道床，在承轨台中部浇筑承重凸台，使其满铺的减振垫与其道床结构组合连接形成聚氨酯浮置板减振道床轨道系统。聚氨酯浮置板整体道床轨道属于轻型中等级减振道床轨道系统，而钢弹簧浮置板属于高等级减振整体道床轨道系统。其钢弹簧减缓振动是依靠隔振桶中预设的弹簧系统，在承受列车运行过程中产生的活载时，靠弹簧系统收缩减缓对轨道及传递至道床的振幅，从而有效起到减振作用;而聚氨酯浮置板则依靠自身设计的微孔收缩反弹，将承受的振幅在传递至减振垫表面时给予削弱，从而起到减振降噪的功效。减振原理:聚氨酯浮置板整体道床轨道系统通过聚氨酯减振垫支撑在混凝土道床底部及两侧，车辆荷载作用在整体道床上，之后通过整体道床承轨台及承重凸台将所受荷载传递于聚氨酯减振垫，这样就形成了一个质量－弹簧减振系统，通过减振垫材料达到减振降噪的目的。聚氨酯浮置板减振道床轨道与普通整体道床轨道相比较，实现了减振材质轻量级的弹簧系统，从而提高了减振降噪效果。通过理论分析及试验，该系统减振降噪效果可达15dB，其减振频率在22Hz以上，在70～125Hz频率段减振效果最为显著，测试基底铺设的减振垫在发生最大减振量100Hz时，其处的加速度超级插入损失为38.17dB。

2聚氨酯浮置板整体道床轨道试验效果

2.1减振效果试验对比

针对首次使用于城市轨道交通工程中的聚氨酯浮置板整体道床进行的一系列测试，通过将地下线普通整体道床与之对比，其普通道床铅垂方向的振动级最大值达到72.6dB，而聚氨酯微孔弹性减振垫，铅垂方向的振动级最大值减小到57.0dB，该值低于《城市区域环境振动标准》中对于居民文教区昼间70dB，夜间65dB的要求，减振效果明显。

2.2聚氨酯浮置板减振轨道系统测试结论

对于施工完成的聚氨酯浮置板整体道床轨道减振垫测试时，在大于22Hz的频率段上其插入损失值＞0，说明满铺于道床基底的减振垫减振工作频率为22Hz以上。而在70～125Hz频率段内减振的效果最为明显，最大减振量发生在100Hz处，基底测点在100Hz处的加速度级插入损失为38.17dB，基底测点2的Z振级插入损失为21.37dB，基底测点5的Z振级插入损失为20.97dB，两者平均值为20.17dB。测试结果最终表明:

(1)试验轨道系统自振频率为16.4Hz，理论计算结果为14.8Hz;

(2)减振工作频率为22Hz以上;

(3)在70～120Hz频率段内减振效果最为明显，最大减振量发生在100Hz处，基底测点在100Hz处的加速度级插入损失为38.17dB;

(4)基底测点Z振级插入损失为15.98dB(根据国家标准GB10071—88，分析频段取1～80Hz);

(5)基底测点Z振级插入损失为21.17dB(根据行业标准JGJ/T170—2009，分析频段取4～200Hz)。由此表明，聚氨酯微孔浮置板减振材料与道床整体形成了一个质量弹簧系统，其聚氨酯微孔减振垫具有最低的动静态刚度比和对车辆运行过程中产生振幅降低的性能，对于微孔减振垫材料在支撑上部道床结构部分传授的荷载时，动态刚度可能还会由于振幅频率和荷载的大小产生较小的变化，采用在槽形道床基底及侧墙范围内铺设减振垫，又可称之为全表面弹性支撑弹簧系统，相当于超临界频率范围内，可将结构传播噪声平均减缓至30dB范围内，实现城市轨道交通工程减振目的。

3聚氨酯浮置板整体道床轨道技术应用

3.1聚氨酯浮置板减振垫轨道系统铺设方式及施工流程

聚氨酯浮置板减振整体道床轨道系统施工中，在奥地利聚氨酯微孔弹性材料专家的支持和现场指导下，对于铺设施工方案进行了多次调整细化，以确保铺设的侧墙减振垫和基底减振垫完全呈隔离状态，避免刚性搭接，形成声桥，影响减振效果，打破常规轨道施工方式，以“先附属后主体”方式完成减振系统铺设。在聚氨酯减振浮置板整体道床轨道系统施工中，对铺设轨道的结构底板找平处理完成后，进行整体道床侧墙施工，对侧墙施工的位置、几何尺寸精度严格控制直至检测修正完毕后，铺设聚氨酯微孔减振垫材料，随后采用“机械铺轨法”先进行一次性浇筑整体道床，待强度满足要求后，绑扎道床凸台钢筋并浇筑完成聚氨酯浮置板整体道床轨道施工，完成聚氨酯浮置板整体道床浇筑施工。

3.2聚氨酯浮置板减振垫轨道系统铺设要求

(1)基底清理:对于铺设聚氨酯浮置板减振垫地段，必须对结构基底进行找平和清洁，对于不平整度控制在±4mm以内进行验收，同时避免基底表面出现尖锐突起，损坏材料，同时对于结构底板必须保证不能有可见的水，对于渗水、结构漏水处必须及时处理，确保结构底板干燥。

(2)不同结构形式铺设:对于盾构形式的弧形基底，减振垫作为一个整体(没有底垫与侧垫之分)铺设减振垫必须达到规定高度，通过测量确定两段无误后即可定位;对于矩形的槽形结构基底，应当首先铺设底垫，然后铺设侧垫，其减振垫的下表面必须与精确处理平整的结构底部密贴接触。

(3)当轨道板减振垫铺设完成之后，侧垫上部与轨道板和基底侧面之间的接头空隙处要用专用的密封胶进行密封，保证侧墙及结构底板的减振垫形成一个整体，保证减振垫在道床浇筑完成后形成的质量－弹簧系统发挥其减振降噪性能。

(4)减振垫底垫和侧垫铺设完毕后，可以作为浇筑模板在上面浇混凝土道床。浇筑前应当根据轨道板的设计对其进行配筋。为了防止钢筋头对减振垫造成损坏，可以在钢筋和减振垫之间放置一些支撑块，予以支撑抬起钢筋，避免钢筋直接接触减振垫表面层。

(5)浇筑前对轨道进行几何尺寸调整时，支撑轨道的支撑架丝杠在调整过程中产生竖向力，避免支架调整轨道几何尺寸时破坏已铺设完成的聚氨酯减振垫，在支架丝杠下垫上预先加工的丝杠扭力防护垫板，调整时丝杠落在防护垫板中心，同时要求在丝杠上要预先穿好PVC管，便于浇筑道床完成后，可方便取出丝杠。

4施工过程中质量控制的难点

(1)道床钢筋绑扎焊接作业时产生焊渣，焊渣烧伤减振垫是个难题，通过铺设浸湿养生棉布或浇水降温的形式，可避免钢筋焊接时电焊的焊渣烧伤减振垫的问题，严格确保聚氨酯减振垫外观完好无损，可全面发挥减振垫减振作用。

(2)道床侧墙与道床分为2次浇筑施工，且侧墙与道床间夹有25mm厚度的聚氨酯减振垫，受列车行驶过程中产生的振动荷载，道床浮动，容易造成残渣及积水顺减振垫两侧流入减振垫层，造成对减振垫侵蚀破坏。为解决此问题，采用具有柔韧性较强的玻璃胶对25mm厚度的减振层密封，进行防水沥青包裹共2层密封，以确保减振道床的有效性。

(3)为确保聚氨酯浮置板减振整体道床轨道系统的铺设精度，提出“先附属后主体结构”施工方式。通过精确控制施工的附属结构即侧墙作为减振整体道床系统的基准保证，控制整体道床轨道施工精度。根据其聚氨酯减振系统需要，在线路中心线两侧每2.5m各设置1对测量基标;以基标精确定位侧墙中心线，并设置侧墙高程控制桩，按照侧墙结构设计尺寸施工浇筑，完成后两边侧墙与结构地板形成槽形，检查结构尺寸满足减振结构系统铺设要求后铺设减振系统，附属结构的精度直接影响减振道床结构精度，对此采取设置成对基标级附属结构控制桩的方式保证施工数据精确性。

5结语

新型聚氨酯浮置板减振整体道床轨道系统在重庆轨道交通会展支线轨道工程中通过最终试验测试，测试效果良好，完全能够满足轨道减振降噪要求。随着减振轨道技术的不断发展，今后减振轨道施工技术将会不断完善和优化。

作者：张波张涛单位：中铁一局集团新运工程有限公司