[發明專利]格構式輸電塔水平振動自復位減振器

無效

• 申請號: 201210422573.4
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN102936927A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 林友新;伊廷華;李宏男
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院;大連理工大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

技術領域

本發明涉及屬于土木工程的減振設備，具體是指一種格構式輸電塔水平振動自復位減振器。

背景技術

輸電塔線體系是高負荷電能輸送的載體，是重要的生命線工程結構。隨著經濟發展、科技進步和環保意識增強，工業生產和居民生活對電能的需求量增長強勁。輸電塔線體系的工程規模目前逐漸趨于大型化，結構形式復雜多變，工程造價指標大幅提高，因此，對電力生命線工程結構設計理論與防災減災提出了新的要求，保證其使用的安全性和穩定性成為結構工程界迫切需要解決的課題。與通常的架空輸電線路相比，格構式輸電塔具有塔體結構高、跨距大、整體結構較柔、兼有塔狀高聳結構和大跨度結構的共同特點。除地震荷載外，這種結構體系對風，雨和覆冰等環境荷載的作用響應敏感，容易發生振動疲勞損傷和極端條件下的動態倒塌破壞。如何有效地減輕格構式輸電塔在風、雨和覆冰等外界荷載下的水平振動響應，提高塔的抗災性能是土木工程領域中亟待解決的問題之一。

結構振動控制可以有效地減輕結構在外荷載作用下的損傷，提高結構的防災性能。振動控制可以通過減振、隔振裝置來消耗振動能量，或者通過施加能量來抵消外荷載作用對結構的影響。具體是在結構的某些部位裝設某種裝置、機構或子結構，以改變或調整結構的動力特性或動力作用，使結構在外荷載作用下的動力響應得到合理的控制。減振技術相對比較成熟，然而作為一種被動控制裝置，耐久性和制作簡易性是目前減振器中普遍存在的問題。如粘滯阻尼器較難維護，摩擦阻尼器不能自復位，軟鋼阻尼器有塑性殘余變形等。形狀記憶合金是一種新型功能材料，具有形狀記憶效應、超彈性和高阻尼特性。形狀記憶合金減振器與其他類型的減振器相比，具有耐久性和耐腐蝕性能好，使用周期長，變形大且可恢復等優點。此外，格構式輸電塔在強風以及機械振動等隨機荷載作用下的響應是隨機的，表現之一就是振動響應方向的隨機性。目前研制開發的阻尼器或減振器，通常僅具有單一方向的耗能減振能力，本身不易實現工程中的水平多向控制。

因此，開發一種水平振動自復位減振器對確保格構式輸電塔的安全，減小不利振動具有重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種格構式輸電塔水平振動自復位減振器，該能夠解決現有輸電塔減振裝置耐久性短、耗能能力有限、不能自復位、只能單一方向減振的問題。

本發明上述目的通過如下技術方案來實現的：格構式輸電塔水平振動自復位減振器，其特征在于：該減振器包括形狀記憶合金圓環、鋼制圓球、錨栓、鋼制吊桿和鋼制吊環，其中，鋼制吊桿的下端與鋼制圓球固定連接，鋼制吊桿的上端與鋼制吊環固定連接，鋼制吊環用于懸掛在輸電塔的頂部中心處，所述的形狀記憶合金圓環為四個，四個形狀記憶合金圓環錨固在輸電塔的塔身的四個角部，四個形狀記憶合金圓環均水平設置，并且均勻設置在鋼制圓球的外圍四周，四個形狀記憶合金圓環的圓心處于以鋼制圓球為圓心的同一圓的圓周上，所述鋼制圓球在振幅較小時僅靠自身的晃動減振耗能，在振幅較大時，鋼制圓球能夠與形狀記憶合金圓環發生碰撞以耗能，從而達到減振目的。

本發明中，鋼制吊桿的下端與鋼制圓球相焊接，鋼制吊桿的上端與鋼制吊環相焊接。

本發明中，所述的四個形狀記憶合金圓環分別通過錨栓錨固在輸電塔的塔身的四個角部。

本發明減振器的減振原理就像身處搖晃小船上的人，將身體朝小船晃動的反方向移動，來取得平衡。當強風或其他外荷載引起輸電塔振動時，一方面，鋼制圓球好比一個巨大的“鐘擺”，使該減振器產生一種與外荷載相反的力量，從而抵消外荷載對輸電塔的不利影響；另一方面，當鋼制圓球晃動時，會與錨固在輸電塔角部的形狀記憶合金圓環發生碰撞，達到交換動量和耗散動能的目的。因此，該減振器的耗能能力與振幅成正比，即當振幅較小時，鋼制圓球不會與形狀記憶合金圓環發生碰撞，僅靠鋼制圓球自身的晃動減振耗能，并依靠重力作用恢復鋼制圓球的位置；當振幅較大時，除了鋼制圓球的晃動耗能，鋼制圓球會與錨固在輸電塔角部的形狀記憶合金圓環發生碰撞耗能，從而達到二次減振的目的；此外，形狀記憶合金圓環優良的超彈性性能使其變形耗能后迅速恢復原來的形狀且會使得鋼制圓球能夠快速復位。

與現有技術相比，本發明的效果和益處主要體現在減振器可以根據結構振幅的不同而提供不同的耗能能力，該減振器還具有較好的抗疲勞性，維護費用低、構造簡單、安裝方便、可實現任意水平線的減振。這種格構式輸電塔水平振動自復位減振器使得輸電塔減振設計過程更為方便、實用，將會廣泛的應用于工程結構減振設計領域。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步詳細說明。