[發明專利]一種輸電塔減振器及其制備和使用方法

在審

• 申請號: 201710732620.8
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107338885A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 李宏男;王奇;薛興偉
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱,范象瑞

技術領域

本發明涉及輸電工程，特別是一種用于減輕輸電塔振動的輸電塔減振器及其制備和使用方法。

背景技術

用于架設輸電線的輸電塔在風荷載及地震作用下會產生動力響應，嚴重時甚至會發生倒塌，對輸電塔進行減振是保證其結構安全的重要舉措。

CN102936926A專利文獻披露了一種可用于輸電塔減振的多維碰撞耗能質量擺阻尼器。該阻尼器由通過鋼索懸吊在下部開口的金屬圓筒內的質量球構成，在金屬圓筒的內壁上貼附粘彈材料，利用質量球在外部荷載作用下產生慣性力碰撞金屬圓筒的內壁達到耗能減振效果。

該阻尼器存在以下缺點：

(1)鋼索懸掛質量球不具備內共振特性，只利用質量球振動產生的慣性力進行減振，減振效果不佳。

(2)未給出阻尼器達到最佳減振效果時的設計參數與輸電塔的有關技術參數的關系，不能保證設計的裝置達到最佳減振效果。

(3)該阻尼器下端開口，鋼索、質量球和粘彈材料層易受腐蝕，耐久性差。

CN105297939A專利文獻披露了一種安裝在輸電塔頂部的非線性動力吸振電磁耗能裝置。該裝置在一個箱型結構的頂部與底部分別固定永磁鐵，形成均勻磁場，在箱體內懸掛下端帶有質量塊的彈簧，彈簧中間穿插絞線，彈簧和質量塊組成彈簧擺，彈簧擺動頻率與被控結構的主振頻率一致，彈簧擺的運動方式為彈簧振動和整體擺動兩種模態的耦合，當滿足內共振條件時，會發生一種振動激發另一種振動，從而達到非線性吸振的效果；同時外殼為鋁導體的質量快擺動時切割磁力線，在質量快的導體中產生渦流，渦流轉化為電阻熱，達到耗能減振效果。該裝置雖然克服了上述阻尼器的第一個缺陷，但仍存在以下缺點：

(1)采用電磁感應耗能，質量塊結構復雜；永磁鐵長期使用會退磁，影響減振裝置的耗能減振效果。

(2)未給出裝置達到最佳減振效果時的設計參數與輸電塔的有關技術參數的關系，不能保證設計的裝置達到最佳減振效果。

(3)在外部激勵作用下，質量塊可能與箱體側面發生碰撞，嚴重時易造成裝置損壞。

發明內容

本發明的目的是結合上述現有技術的結構特點，提供一種可達到最佳減振效果的輸電塔減振器及其制備和使用方法。

本發明提供的輸電塔減振器，包括固定安裝在輸電塔頂部中心處的一個圓筒形金屬箱體，在金屬箱體內頂板的中心處懸掛由馬氏體形狀記憶合金制成的高阻尼彈簧，高阻尼彈簧的下端系實心鋼球，在金屬箱體內側壁上粘貼彈性膠帶；

所述實心鋼球與輸電塔的質量比μ＝m₂/m₁＝0.01～0.02，

實心鋼球的半徑

所述金屬箱體的內徑

金屬箱體的高度

所述高阻尼彈簧的長度

高阻尼彈簧的剛度k_s＝16m₂π²f²(N/m)，

以上各式中：

m₁為輸電塔的質量(kg)，

m₂為實心鋼球的質量(kg)，

ρ為實心鋼球的密度(kg/m³)，取ρ＝7.85×10³kg/m³，

g為重力加速度(m/s²)，

f為輸電塔(8)的一階頻率(Hz)，可通過建立輸電塔有限元模型求得，

g_p為實心鋼球(4)彈性膠帶(5)之間的距離(m)，g_p＝0.05～0.2(m)，

c_n為彈性膠帶(5)的厚度(m)，c_n＝0.01～0.025(m)。

上述輸電塔減振器的制備和使用方法，包括：

步驟一、制作減振器：

先通過焊接制作下端開口、上部頂板為方形的圓筒形金屬箱體；在金屬箱體的內側底部用膠黏劑粘貼所述彈性膠帶；將下端連接有實心鋼球的高阻尼彈簧的上端焊接在金屬箱體的頂板中心處；用與頂板相同的底板封閉箱體，制成頂板和底板為方形、中間為圓筒形的減振器；

步驟二、架設輸電塔；

步驟三、輸電塔架設施工完成后，將步驟一減振器的金屬箱體通過焊接(頂板和底板分別與輸電塔焊接)豎直固定安裝在輸電塔的頂部中心處。

本發明的有益效果是：