[发明专利]一种安置周期振子的薄壁墩

说明书

本发明涉及一种安置周期振子的薄壁墩，包括薄壁墩本体，若干振子通过弹性材料连接在薄壁墩本体上，且若干振子呈周期性排列；薄壁本体可为实心薄壁墩、空心薄壁墩或双肢薄壁墩，其中双肢薄壁墩具有横梁；本发明这种安置周期振子的薄壁墩可视为局域共振型声子晶体，具有较低的带隙频率，可用于抑制桥上交通振动对桥梁附近建筑的影响，也可以减小地震波对桥梁的影响。

技术领域

本发明涉及一种安置周期振子的薄壁墩，属于减振领域。

背景技术

声子晶体理论起源于凝聚态固体物理学领域，在至今近30年发展的历程中，吸引了众多学者的目光，其原因在于该理论的提出为减振降噪研究提供了一个全新的思路。声子晶体是由两种及两种以上材料周期排列，形成具有禁带的周期复合材料或结构，处于禁带频率范围内的弹性波无法传播。目前，声子晶体理论已经成功地引进了工程结构构件中，形成了具有带隙的周期梁、周期板、薄膜型声学超材料等工程构件，为工程结构的减振降噪设计提供了基础。声子晶体可分为散射型声子晶体和局域共振型声子晶体，散射型声子晶体要求弹性波的波长至少与其晶格常数相当，局域共振型声子晶体中的弹性波波长可小于晶格常数，而当晶格常数小于波长的1/10时，这样的声子晶体又被称为亚波长结构。局域共振型声子晶体较同等大小的散射型声子晶体形成的带隙频率更低。

板壳类结构是工程中广泛应用的典型结构，一般指厚度方向的尺寸小于长度和宽度方向尺寸的结构。其中，表面为平面的称为板，表面为曲面的称为壳。桥梁工程中常常用到板类结构，如T梁、箱梁、薄壁墩等，在交通荷载或地震荷载激励下这些板类结构很容易传递振动，影响桥梁结构的安全性、行车舒适性、使用寿命。通常，设计板壳类人工周期结构有这样几种方式：（1）在板壳结构上周期性地附加子系统、子结构等；（2）周期性地改变板壳结构的局部几何尺寸（如厚度）；（3）周期性地改变板壳结构的局部材料参数（如密度、模量）。鉴于周期结构理论，将板壳类结构设计成特定的人工周期结构，可使其具有弹性波带隙特性，利用带隙特性控制板壳结构中振动的传播，为板壳结构的减振设计提供了新的技术途径。

本专利提供的方案依据上述方式（1）实现周期性，即在薄壁桥墩上附加振子，用弹性连接材料将振子安置在薄壁桥墩上，可使薄壁桥墩具有弹性波带隙特，利用带隙特性控制薄壁桥墩中振动的传播。

发明内容

本发明提供一种安置周期振子的薄壁墩，其具有弹性波带隙特，利用带隙特性控制薄壁桥墩中振动的传播。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种安置周期振子的薄壁墩，包括薄壁墩本体，若干振子通过弹性材料连接在薄壁墩本体上，且若干振子呈周期性排列；

作为本发明的进一步优选，薄壁墩本体为实心薄壁墩或空心薄壁墩或双肢薄壁墩，前述的双肢薄壁墩包括两个相对设置的薄壁墩本体，在两个薄壁墩本体之间安装横梁形成连接；

作为本发明的进一步优选，振子安装在薄壁墩本体墩身的内表面或外表面，或者安装在横梁表面，或者嵌设在薄壁墩本体的墩身内部，或者嵌设在横梁内部；

作为本发明的进一步优选，前述的薄壁墩本体为钢筋混凝土结构；

弹性材料采用发泡混凝土或者橡胶或者泡沫或者塑料制作；

振子采用混凝土或者钢筋混凝土或者钢或者铅或者锡或者铜制作；

作为本发明的进一步优选，振子为圆形柱或者矩形柱；

弹性材料布设在振子与薄壁墩本体之间，或者弹性材料包裹在振子外部；

作为本发明的进一步优选，若干振子呈若干排方式进行排列分布在薄壁墩本体或者横梁上，每排布设至少一个振子。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明可以抑制在薄壁墩本体内传播的的P波、S波，因此可以抑制桥上交通振动对桥梁附近建筑的影响，也可以减小地震波对桥梁的影响；