[發(fā)明專(zhuān)利]一種帶有半主動(dòng)變阻尼控制裝置的錨管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310668635.4
• 申請(qǐng)日: 2013-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103615004A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董建華;王永勝;董旭光;王冰霞;吳意謙;劉彥東;張媛;代濤;袁方龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E02D5/76
• 分類(lèi)號(hào): E02D5/76;E21D21/00
• 代理公司: 蘭州振華專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 62102
• 代理人: 董斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種帶有半主動(dòng)變阻尼控制裝置的錨管，屬于錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其適合于隧道、礦山巷道和高陡邊坡等永久性支護(hù)工程。

背景技術(shù)

地震具有明顯的隨機(jī)性和突發(fā)性，人們還不能準(zhǔn)確對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)于工程結(jié)構(gòu)主要采用抗震設(shè)計(jì)思想來(lái)預(yù)防和抵御地震造成的危害。傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)主要靠增強(qiáng)結(jié)構(gòu)自身性能來(lái)抵御外界干擾。這種設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)處于被動(dòng)抵御地震的地位是一種消極的設(shè)計(jì)。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對(duì)建筑物提出更為嚴(yán)格的抗震安全性和適用性能要求，傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)方法的局限性越來(lái)越明顯，已經(jīng)很難經(jīng)濟(jì)有效地解決這一問(wèn)題，而且不能保證結(jié)構(gòu)在不確定荷載作用下的安全可靠性。新的抗震設(shè)計(jì)方法應(yīng)該既能滿足無(wú)人員傷亡和無(wú)結(jié)構(gòu)損傷又能滿足設(shè)備功能不中斷的要求。經(jīng)過(guò)各國(guó)地震工程學(xué)家的不懈努力，1972年美籍華人Yao結(jié)合現(xiàn)代控制理論，提出了土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的概念，開(kāi)創(chuàng)了結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制研究的新理論。此后以振動(dòng)控制技術(shù)為核心的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論和方法日益受到國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程界的重視。結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制是研究在動(dòng)力荷載作用下控制結(jié)構(gòu)狀態(tài)響應(yīng)的理論、方法和措施，它是靠結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)共同抵御結(jié)構(gòu)過(guò)大的動(dòng)力響應(yīng)，突破了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的概念。工程結(jié)構(gòu)減震控制是指在結(jié)構(gòu)的特定部位配置或嵌入某種裝置(如隔震支座，摩擦滑擺等)，或某種機(jī)構(gòu)(如阻尼器、耗能支撐等)，或某種子結(jié)構(gòu)(如調(diào)諧質(zhì)量等)，或某種施加外力的設(shè)備(如液壓作動(dòng)器等)，用來(lái)改變或調(diào)整結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，阻隔、抵消外部地震激勵(lì)，或耗散已經(jīng)輸入到結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的地震能量，從而合理控制工程結(jié)構(gòu)在地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)。智能隔震體系是將主動(dòng)或半主動(dòng)控制元件與隔震系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，利用傳感器感應(yīng)外部激勵(lì)和結(jié)構(gòu)響應(yīng)，根據(jù)某種設(shè)定的控制算法實(shí)時(shí)改變控制器的參數(shù)，使隔震結(jié)構(gòu)對(duì)不同性質(zhì)的隨機(jī)地震波有更強(qiáng)的自適應(yīng)性。實(shí)踐證明，土木工程領(lǐng)域的振動(dòng)控制可以有效地減輕在車(chē)輛、風(fēng)、海浪、流水及地震等動(dòng)力作用下的反應(yīng)和損傷積累，有效地提高結(jié)構(gòu)的抗振能力和抗災(zāi)性能，是抗振減振和防災(zāi)減災(zāi)極為有效的方法和技術(shù)。基于結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制理論的研究和應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外已建成70余座主動(dòng)、半主動(dòng)和智能控制的高層建筑、電視塔和橋梁等大型工程結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)在臺(tái)風(fēng)和地震作用下初步經(jīng)受了考驗(yàn)，顯示出了良好的抗風(fēng)和抗振（震）性能，但對(duì)于錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制研究和應(yīng)用還是一片空白。由于錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、柔度大，從而在隧道、礦山巷道、邊坡和基坑等支護(hù)工程中發(fā)揮著不可替代的作用。然而，目前的錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)在減震控制方面存在很大的缺陷，主要以增大支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度或增設(shè)隔震層的方式來(lái)抵御地震作用。當(dāng)?shù)卣鹱饔贸^(guò)一定的限值，被動(dòng)的增加剛度或增設(shè)隔震層的支護(hù)結(jié)構(gòu)仍可能出現(xiàn)過(guò)大的變形、甚至破壞，導(dǎo)致支護(hù)體失穩(wěn)垮塌。另外，錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)由于自身施作空間的限制，不能為主動(dòng)控制所需的機(jī)械設(shè)備提供足夠的空間，而半主動(dòng)控制通過(guò)改變半主動(dòng)元件的特定參數(shù)來(lái)改變其對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的阻礙程度，自身體積小，所需空間較小，既有被動(dòng)控制的可靠性，又有主動(dòng)控制的可調(diào)性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種帶有半主動(dòng)變阻尼控制裝置的錨管，解決在地震作用下造成的錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)變形過(guò)大、甚至破壞的問(wèn)題，提高錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗震性和安全性。

本發(fā)明是一種帶有半主動(dòng)變阻尼控制裝置的錨管，該錨管由控制器1、傳感器2、通訊線3、支護(hù)結(jié)構(gòu)4、錨具5、錨固彈簧12、通過(guò)第一抱箍15a、第二抱箍15b和螺栓23b連接中空錨管6與變阻尼控制裝置13構(gòu)成；其中變阻尼控制裝置13由帶有第一抱箍15a的液壓缸14、單向雙出桿活塞16、油液18、旁通管路19、電液伺服閥20、帶有螺栓23a的螺帽22和護(hù)罩21構(gòu)成；控制器1是一臺(tái)帶有A/D和D/A數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換板的PC機(jī)，安裝有控制算法和電液伺服閥20的驅(qū)動(dòng)軟件的該P(yáng)C機(jī)能夠控制電液伺服閥20的開(kāi)/關(guān)狀態(tài)；液壓缸14的形狀為圓筒狀；單向雙出桿活塞16的活塞套在液壓缸14的內(nèi)筒上，前段帶有螺紋17的單向雙出桿從液壓缸14內(nèi)穿出，單向雙出桿活塞16與液壓缸14之間能自由滑動(dòng)。