[發明專利]一種豎向碰撞型的調諧質量阻尼器

有效

• 申請號: 201711423102.4
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108130958B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 趙寧;黃國慶;陸成文;宋鋼兵;張超凡;范俊鵬
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E01D19/00
• 代理公司: 北京名華博信知識產權代理有限公司 11453
• 代理人: 李中強

一種豎向碰撞型的調諧質量阻尼器，用于固定在主結構內壁的固定底片上垂直地固連有兩根剛性限位桿，每根剛性限位桿上套裝有一個壓簧；質量塊上有兩個貫通孔，每個貫通孔由一個小圓孔和一個大圓孔組成；上述兩根剛性限位桿分別從下向上活動地穿過質量塊上的兩個貫通孔，剛性限位桿上的壓簧活動地置于質量塊上貫通孔的大圓孔內，且大圓孔內的壓簧在質量塊作用過程中總是受壓。質量塊上兩根剛性限位桿之間還包覆有粘彈性材料；本發明通過質量塊與結構內壁碰撞耗能提供阻尼，單面碰撞和雙面碰撞兩種耗能機制自動切換。本發明可適應于寬窄頻帶、不同強度水平的激勵，振動控制效果明顯。

技術領域

本發明屬于振動控制裝置，具體涉及一種豎向碰撞型的調諧質量阻尼器裝置。

背景技術

近三十年來，結構振動控制迅猛發展，出現了多種能夠有效控制結構振動的方法。比如，主動控制方法，半主動控制方法，被動控制方法和混合控制方法等等。尤其是在大型的結構當中，被動控制因為安裝便捷，維護容易，成本低，效果好等優點被大量使用。

被動控制又分為被動阻尼裝置和可調節的振動吸收裝置。前者發展應用廣泛的有油阻尼器，粘性阻尼器，摩擦阻尼器等。很多國內外知名的大橋就應用的是油阻尼器。它具有結構簡單，便于安裝等優點。不過，不少應用中發現此裝置耐久性不好，容易損壞、漏油，需要頻繁更換。

可調節的振動吸收裝置中，最具代表性的當屬調諧質量阻尼器(TMD)。我們熟知的中國臺灣臺北101塔的塔頂就安裝了世界上最大的TMD，還有諸多高層建筑，城市大跨橋梁，輸電塔等等均選擇TMD來進行振動控制。此外，還有調諧液體阻尼器，通過在高層建筑上安裝大型的水箱，利用水的震蕩作用于水箱壁，進而消耗結構物的振動能量，以此來減弱主結構的振動。這類阻尼器具有易安裝，低成本，高效多功能等優點，已成功應用于美國加利福尼亞州的林肯南塔。

然而，現有的各種阻尼器也存在不少的缺點和不足。主動控制往往安裝程序繁瑣，裝置系統復雜而且成本過于高昂，不能夠在野外，山區等極端環境下有效發揮作用。因此，在大量的工程實例中，更多選擇被動控制來進行結構物的振動控制。

但是，現有的被動控制裝置往往體積或者質量過大，容易影響到原結構本身的功能和外觀，導致很多結構不能順利安裝，普遍適用性較差。相比較主動控制來說，現有的被動控制效率不高，難以滿足很多大型結構物高級別的設計要求。

發明內容

針對現有主動控制的高成本和現有被動控制的低效率，本發明的目的是提供一種結構簡單，成本低廉，控制高效且可調節的豎向碰撞型的調諧質量阻尼器。

本發明的目的是這樣實現的：一種豎向碰撞型的調諧質量阻尼器，形狀與主結構內壁相吻合，用于固定在主結構內壁的固定底片上垂直地固聯有兩根剛性限位桿，每桿剛性限位桿上套裝有一個壓簧；質量塊上有兩個貫通孔，每個貫通孔由一個小圓孔和一個大圓孔組成；上述兩根剛性限位桿分別從下向上活動地穿過質量塊上的兩個貫通孔，每根剛性限位桿上套裝的壓簧活動地置于質量塊上的貫通孔的大圓孔內，質量塊上兩根剛性限位桿之間還包覆有粘彈性材料；當質量塊在主結構內的初始平衡位置時，質量塊上的粘彈性材料剛好接觸固定底片，當質量塊離開固定底片向上運動至與主結構內壁上邊界碰撞時，壓簧仍保有一定的壓縮量。

所述質量塊可以為圓柱體、橢圓柱體、方柱體或多棱柱體。質量塊和固定底片的外形都適應主結構內壁的形狀。

所述主結構為圓管時，質量塊為圓柱體，固定底片為一與圓管內壁相吻合的弧形板；所述兩根剛性限位桿從質量塊上的兩個貫通孔伸出后與主結構的圓管內壁接觸或相固定；所述質量塊上的兩個貫通孔對稱地設置在質量塊圓柱體中截面的兩邊。

本發明是一種利用質量塊與主結構內壁的碰撞快速耗散能量的新型調諧質量阻尼器。