复杂截面周期性隔振桩带隙特性构型影响因素研究

姜博龙

（中国铁路设计集团有限公司 城市轨道交通数字化建设与测评技术国家工程实验室，天津300308）

在城市轨道交通快速发展、城市土地利用集约化的双重背景下，城市轨道交通线位逐步逼近甚至下穿既有或规划建筑物敏感点，造成了一定的负面影响和经济损失，亟需采取防治措施。当线路开通运营无法更换减振轨道、既有建筑物无法搬迁或加装隔振支座的情况下，传播路径控制具有一定的必要性，对其展开研究具有重要意义。其中，排桩作为一种典型的隔振屏障，被认为在低频隔振中有潜在优势[1]。与此同时，受凝聚态物理及声子晶体的启发，周期结构的带隙特性[2]被引入到隔振排桩的研究中。所谓带隙，是指存在于无限尺寸的周期结构中、具有抑制某个频段内的波传播的特性[3]。带隙特性引入一方面改善了城市轨道交通隔振排桩设计缺乏理论指导的现状，另一方面，通过周期结构或材料的人为设计来调节带隙的带宽和分布，可更具针对性地阻隔目标频段振动，具有良好的应用前景。

周期性隔振桩带隙特性的研究才刚刚起步，目前还是以理论研究为主。黄建坤[3]以圆截面排桩为例，针对周期常数、土体弹性模量和桩半径等各类因素对圆截面排桩带隙起止频率、带宽的影响展开研究，并获得其规律；刘心男等[4]针对采用平面应变模型求解无限周期排桩带隙问题中桩长无限长的假设，建立了三维有限元模型，讨论三维模型与二维模型计算结果的差异，发现随着桩长的增加，二者的结果差异逐步减小，这也说明了在有限周期和有限桩长条件下，带隙范围内的振动可有效衰减，可实现相当的隔振效果；……