局域共振超材料表面波屏障带隙特性与隔振性能

厉超; 庄培芝; 李利平; 张思峰; 周冲

doi:10.16285/j.rsm.2023.0465

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局域共振超材料表面波屏障带隙特性与隔振性能

基础理论与实验研究 | 更新时间：2026-06-25

- 局域共振超材料表面波屏障带隙特性与隔振性能
- Band gap characteristics and vibration isolation performance of locally resonant metamaterial surface wave barrier
- 岩土力学 2024年45卷第3期页码：750-758
- 作者机构：
  
  1. 山东建筑大学交通工程学院,山东,济南,250101
  2. 山东大学齐鲁交通学院,山东,济南,250002
  3. 山东大学岩土与结构工程研究中心,山东,济南,250061
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  山东省自然科学基金资助项目（No.ZR2022QE082）
- DOI：10.16285/j.rsm.2023.0465
  中图分类号： U239.5
- 网络首发：2024-03-20，
  
  纸质出版：2024
- 稿件说明：
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厉超, 庄培芝, 李利平, 等. 局域共振超材料表面波屏障带隙特性与隔振性能[J]. 岩土力学, 2024,45(3):750-758.

LI CHAO, ZHUANG Pei-zhi, LI Li-ping, et al. Band gap characteristics and vibration isolation performance of locally resonant metamaterial surface wave barrier[J]. 2024, 45(3): 750-758.
厉超, 庄培芝, 李利平, 等. 局域共振超材料表面波屏障带隙特性与隔振性能[J]. 岩土力学, 2024,45(3):750-758. DOI： 10.16285/j.rsm.2023.0465.

LI CHAO, ZHUANG Pei-zhi, LI Li-ping, et al. Band gap characteristics and vibration isolation performance of locally resonant metamaterial surface wave barrier[J]. 2024, 45(3): 750-758. DOI： 10.16285/j.rsm.2023.0465.

摘要

为有效解决轨道交通运营引发的地面振动问题，基于声学超材料概念提出一种局域共振超材料表面波屏障（locally resonant metamaterialsurface wave barrier，简称LRMB）隔振方法，并采用混凝土和橡胶垫层构造出屏障结构。根据半无限空间弹性动力学理论，推导LRMB带隙计算的解析式，分析橡胶垫、混凝土参数对LRMB带隙特性的影响规律。基于轨道交通地面振动实测数据，探讨LRMB的隔振效果。研究结果表明：LRMB表面波带隙产生主要与其竖向振动有关，基于该模式建立的带隙计算方法是准确的；LRMB橡胶垫厚度增大，带隙起始频率降低，带隙宽度增大；LRMB橡胶垫宽度增大，带隙起始频率升高，带隙宽度减小；LRMB混凝土质量增大，带隙起始频率降低，带隙宽度增大；LRMB原胞数量增多，隔振效率提升，隔振效率达到20～25 dB；以济南轨道交通1号线工程为例，采用LRMB后地面振动衰减可达70%～80%，验证了LRMB的良好隔振性能。

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