地鐵U型梁泡沫鋁基材聲屏障的製作方法

2023-07-15 04:06:22

本發明涉及軌道交通聲屏障裝置技術領域，特別是涉及一種採用新型泡沫鋁基材的地鐵U型梁聲屏障裝置。

背景技術：

聲屏障是指在聲源和接收者之間插入一個設施，使聲波傳播有一個顯著的附加衰減，從而減弱接收者所在一定區域內的噪聲影響。它可分為兩種，純隔聲的反射型聲屏障和吸聲與隔聲相結合的複合型聲屏障，相比較而言，後者效果更為有效。

隨著經濟的迅速發展，城市軌道交通特別是地鐵由於方便、快捷、準時已成為大城市公共運輸的首選方式，國內有幾十個大城市已經修建或正在建設地鐵。但是地鐵在運行過程中產生的噪音也給在其附近工作和生活的居民帶來了困擾，所以減少地鐵運行噪聲是必須解決的問題。目前地鐵建設採用的U型梁技術，能夠消除一大部分噪聲，為了進一步減少噪聲的影響，安裝聲屏障可以有效的降低噪聲。現有技術中軌道交通以及地鐵聲屏障許多是以水泥基或熱固性樹脂、聚碳酸酯板、穿孔金屬板等為基體來進行製作，但這些材料存在質脆、吸聲性能差、防火性能低等缺陷，而且安裝方式不夠簡易，工期長，效率低。公告號CN103526700A的中國發明專利公開了一種聲屏障，包括支撐肋柱、吸聲板和背面，吸音板採用微孔陶瓷板，支撐肋柱固定在鐵路基礎上。它主要是利用吸聲板與背板之間形成中空結構來達到低頻吸音能力，但是它本體吸聲板的材質質脆、吸聲性能差，而且製作過程過於複雜，不利於現場安裝。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供了一種吸聲材料的吸聲和抗腐蝕能力強，支撐龍骨及結構能夠方便高效地固定安裝吸音板且吸能、減震和機械性能好，加工製備工藝簡單的地鐵U型梁聲屏障。

本發明採用的技術方案是：一種地鐵U型梁泡沫鋁基材聲屏障，包括固定到地鐵軌道U型梁兩側的頂部支撐件、底部支撐件以及設置在所述頂部支撐件與底部支撐件之間的吸音板、壓板、豎向支撐件，在所述頂部支撐件為反Z字型且上部設置向外伸出開口向下的安裝凹槽，所述底部支撐件為Z字型且下部具有向外伸出的支撐腳，所述吸音板的上端插入頂部支撐件的安裝凹槽中，所述吸音板的下端頂在所述底部支撐件的支撐腳上，相鄰所述吸音板用壓板連接固定,在所述吸音板與所述壓板的相對面上設置豎向支撐件。

進一步的，所述吸音板為通孔結構兩面氟碳噴塗泡沫鋁板，厚度≥5mm，塗層厚度≥40μm，通孔率為55％～65％，平均孔徑≤0.7mm，吸音係數NRC≥0.75；所述吸音板為弧面，所述弧面的凹面面向地鐵機車方向，弧面半徑尺寸為1990～2200mm，較優的弧面半徑尺寸為2066mm；採用化學錨栓將所述頂部支撐件與所述底部支撐件固定到地鐵軌道U型梁兩側的腹板上，所述化學錨栓的強度為10.9級。

本發明的有益效果是：選擇吸音板為通孔結構兩面進行氟碳噴塗的泡沫鋁，選擇合適的塗層厚度、通孔率、平均孔徑、厚度和吸音係數以及在選定弧面半徑下凹面面向軌道行車方向的弧面設計，使吸音板在具有良好耐腐蝕性情況下，更好的實現隔音降噪的功能並有效地防止噪聲外溢。頂部支撐與底部支撐利用預埋化學錨栓用螺母固定到U型梁腹板上，安裝方便。頂部支撐與底部支撐的Z字型結構，使吸音板與U型梁腹板之間形成50mm的亥姆赫茲共振腔，噪音通過吸音板時，吸音板根據自身多孔吸聲特性對噪聲進行一定程度的衰減，可以對低頻噪音進行二次吸收，從而最大程度上提升了吸聲降噪的效果。頂部支撐的安裝凹槽和底部支撐件的支撐腳結構，能夠方便的安裝吸音板，吸能減震效果好並具有較強的機械性能，且加工製造簡單，既方便現場安裝施工，也方便整改拆卸。

附圖說明

圖1是地鐵U型梁腹板橫斷面示意圖；

圖2是泡沫鋁吸音板與頂部支撐件安裝示意圖；

圖3是通孔型泡沫鋁接縫處壓板示意圖；

圖4是沿圖3A-A方向剖視示意圖；

圖5是泡沫鋁吸音板與底部支撐件安裝示意圖。

其中：1為通孔型泡沫鋁吸音板，2為U型梁腹板，3為凹槽，4為頂部支撐件，5為底部支撐件，6為壓板，7為豎向支撐，8為化學錨栓，9為盤頭自攻釘，10為抽芯鉚釘。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行進一步說明。

如圖1所示，地鐵U型梁泡沫鋁基材聲屏障，包括採用強度為10.9級的多個化學錨栓8固定到地鐵軌道U型梁2兩側腹板上作為龍骨的頂部支撐件4和底部支撐件5，化學錨栓的強度為10.9級，頂部支撐4與底部支撐5利用預埋化學錨栓用螺母固定到U型梁腹板上，安裝方便。

如圖2～5所示，泡沫鋁吸音板1設置在所述頂部支撐件4與底部支撐件5之間，頂部支撐4、底部支撐5與吸音板1之間採用抽芯鉚釘10固定。作為吸音板1的泡沫鋁板為通孔結構，厚度≥5mm，通孔率為55％～65％，平均孔徑≤0.7mm，吸音係數NRC≥0.75，在泡沫鋁板兩面進行氟碳噴塗，塗層厚度≥40μm。所述吸音板為弧面，所述弧面的凹面面向地鐵機車方向，弧面半徑尺寸為1990～2200mm，較優的弧面半徑尺寸為2066mm。吸音板為通孔結構的泡沫鋁，具有優異的物理性能、化學性能和力學性能以及可回收性。密度小、防火性能強、抗腐蝕、隔音降噪、耐候性強、易加工、易安裝。選擇吸音板為通孔結構兩面進行氟碳噴塗的泡沫鋁，選擇合適的塗層厚度、通孔率、平均孔徑、厚度和吸音係數以及在選定弧面半徑下凹面面向軌道行車方向的弧面設計，使吸音板在具有良好耐腐蝕性情況下，更好的實現隔音降噪的功能並有效地防止噪聲外溢。所述頂部支撐件4為反Z字型，頂部支撐件4的上部設置向外伸出開口向下的安裝凹槽3。所述底部支撐件5為Z字型，底部支撐件5的下部具有向外伸出的支撐腳11，所述吸音板1的上端插入頂部支撐件4的安裝凹槽3中，所述吸音板1的下端頂在所述底部支撐件5的支撐腳11上。相鄰所述吸音板1用壓板6壓住，用採自攻釘9連接固定,在所述吸音板1與所述壓板6的相對的另一個面上，設置豎向支撐件7，每個壓板6對應一個豎向支撐件7，將豎向支撐件7與吸音板1採用抽芯鉚釘10固定。頂部支撐與底部支撐的Z字型結構，使吸音板與U型梁腹板之間形成50mm的亥姆赫茲共振腔，噪音通過吸音板時，吸音板根據自身多孔吸聲特性對噪聲進行一定程度的衰減，可以對低頻噪音進行二次吸收，從而最大程度上提升了吸聲降噪的效果。頂部支撐的安裝凹槽和底部支撐件的支撐腳結構，能夠方便的安裝吸音板，吸能減震效果好並具有較強的機械性能，且加工製造簡單，既方便現場安裝施工，也方便整改拆卸。所述吸音板的安裝是利用頂部支撐凹槽及燕尾釘將其固定到支撐龍骨上，考慮到吸音板與燕尾釘連接處強度較低，防止列車行駛時產生的振動及風壓對其造成損害，採用鍍鋅鋼板壓條對其邊角密封，進而保證了吸音板不變形，延長了使用壽命。

地鐵U型梁泡沫鋁基材聲屏障安裝過程主要分為龍骨安裝與板材安裝兩個部分：

(a)龍骨安裝

龍骨採用3mm鍍鋅鋼板製作成Z字型支撐，頂部支撐件4與底部支撐件5的方向相反，因此把頂部支撐件4成為反Z字型。頂部支撐件4設有安裝凹槽3。首先將M8*80化學錨8預埋在指定位置處，待化學錨栓8固定牢固後將Z字型支撐通過螺栓連接的方式固定到U型梁腹板2上。Z字型支撐沿U型梁走向方向敷設，每隔1米使用化學錨栓8固定。安裝流程是：

定位→衝擊鑽鑽孔→預埋化學錨栓→固化→安裝作為龍骨的支撐件→安裝豎向支撐件

(b)泡沫鋁吸音板板安裝

吸音板1上部安裝在頂部支撐件4的安裝凹槽3內，下部安裝後頂在底部支撐件5的支撐腳11上。安裝完成後，由於Z字型支撐的作用與U型梁腹板2形成50mm空腔。通孔型泡沫鋁由於其空間孔隙較多，容易造成連接不當，如果使用普通燕尾螺釘固定，由於燕尾釘與泡沫鋁板之間接觸面積小，容易造成「脫扣」從而鬆動，在振動和風載荷的作用下，容易掉落，因此需要用壓板進行連接固定，並使用M4的盤頭自攻釘9將其固定在上述Z字型龍骨上。安裝時，將泡沫鋁吸音板調好尺寸後，採用燕尾釘將泡沫鋁板固定在龍骨上，由於泡沫鋁板邊角面強度較低、接觸面小，需要採用厚度1.5mm鍍鋅鋼板壓條進行邊角密封，從而保證泡沫鋁的安裝強度，在一定的風壓和地鐵活塞風作用下，保證泡沫鋁板材不變形和使用壽命。安裝流程是：

調整尺寸→定位→安裝泡沫鋁板材→安裝壓條。