[發(fā)明專利]一種電渦流消能減振型橋梁伸縮縫裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011293914.3
• 申請(qǐng)日: 2020-11-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112524196B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶天友;石棚;王浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): F16F15/02
• 分類號(hào): F16F15/02;F16F6/00;E01D19/06
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅

本發(fā)明公開(kāi)了一種電渦流消能減振型橋梁伸縮縫裝置，包括預(yù)埋鋼板、金屬梳齒板、電渦流消能減振機(jī)構(gòu)和磁屏蔽機(jī)構(gòu)。電渦流消能減振機(jī)構(gòu)包括永磁組件和導(dǎo)體板；在金屬梳齒板的每個(gè)梳齒底部各安裝一個(gè)永磁組件；每個(gè)永磁組件均包括若干個(gè)極性交互排列的永磁體；導(dǎo)體板安裝在永磁組件正下方的伸縮縫中；磁屏蔽機(jī)構(gòu)用于隔磁。本發(fā)明基于電渦流效應(yīng)，永磁鐵交錯(cuò)固定在金屬梳齒板底部，并隨橋梁振動(dòng)發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，導(dǎo)體板因切割磁感線而產(chǎn)生電渦流，導(dǎo)體板內(nèi)產(chǎn)生相反的阻尼力，以減弱主梁的振動(dòng)響應(yīng)，并能通過(guò)電阻熱效應(yīng)消耗橋梁振動(dòng)的能量，最終達(dá)到消能減振的作用。同時(shí)，還能對(duì)車輛、強(qiáng)風(fēng)、地震等動(dòng)力荷載引起的橋梁振動(dòng)及平面內(nèi)偏轉(zhuǎn)予以有效控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及橋梁工程領(lǐng)域，特別是一種電渦流消能減振型橋梁伸縮縫裝置。

背景技術(shù)

伸縮縫是橋梁的重要連接結(jié)構(gòu)之一，其主要功能是實(shí)現(xiàn)橋梁與橋梁或橋梁與橋臺(tái)間的連接，保證橋梁沿順橋向的整體性與平順性。同時(shí)，伸縮縫可有效適應(yīng)橋梁結(jié)構(gòu)在溫度、車輛等外部環(huán)境影響下所產(chǎn)生的變形，有效保障了橋梁在長(zhǎng)期服役過(guò)程中的基本功能以及車輛行駛通過(guò)橋梁交界處的平穩(wěn)性與安全性。然而，由于伸縮縫長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境中，并直接承受車輛荷載的沖擊作用，其極易發(fā)生破壞與損傷，從而嚴(yán)重影響橋面車輛行駛的舒適性。此外，伸縮縫的破壞與損傷可進(jìn)一步增大車輛對(duì)伸縮縫的沖擊作用，進(jìn)而加劇伸縮縫的損壞，并可能造成橋梁連接部位產(chǎn)生損傷。因此，在橋梁的服役過(guò)程中，常常需對(duì)伸縮縫進(jìn)行檢修與更換，這便顯著提高了橋梁的運(yùn)營(yíng)與維護(hù)成本。

研究表明，橋梁累計(jì)縱向位移過(guò)大及橋梁平面不規(guī)則扭轉(zhuǎn)常常導(dǎo)致伸縮縫的組件在未達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限時(shí)便提前發(fā)生損壞，這是在橋梁服役過(guò)程中伸縮縫損壞的主要原因。目前，對(duì)伸縮縫損壞的處理方法是先維修后更換，但該處理方法必然導(dǎo)致交通臨時(shí)受阻，且無(wú)法從根本上解決橋梁累計(jì)位移過(guò)大的問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，很多大跨度橋梁在伸縮縫裝置處增設(shè)了粘滯阻尼器。該阻尼器由缸體、粘滯液體、活塞、活塞桿、阻尼材料腔、密封端套、密封環(huán)等部件組成，在振動(dòng)控制方面具有較好的效果。然而，由于阻尼器內(nèi)封裝有粘滯液體，其對(duì)密封性以及環(huán)境溫度的要求較高。此外，粘滯阻尼器的啟動(dòng)需先克服較大的摩阻力，制約了粘滯阻尼器對(duì)橋梁縱向位移的控制效果。

與粘滯阻尼器相比，近年來(lái)新興的電渦流阻尼器具有更好的適用性。電渦流阻尼器的基本原理為：導(dǎo)體切割磁感線時(shí)會(huì)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電渦流，電渦流在導(dǎo)體內(nèi)的電阻熱效應(yīng)可有效消耗結(jié)構(gòu)振動(dòng)所產(chǎn)生的能量。同時(shí)，電渦流將產(chǎn)生與原始磁場(chǎng)相反的新磁場(chǎng)，使導(dǎo)體受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的阻尼力作用，從而起到抑制導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的效果。基于該原理，電渦流阻尼器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、非接觸、無(wú)需工作介質(zhì)、壽命長(zhǎng)及剛度與阻尼可控等特點(diǎn)，且不存在摩擦耗材、密封和漏油等問(wèn)題，具有較優(yōu)的可靠性和耐久性。此外，與粘滯阻尼器相比，電渦流阻尼器的啟動(dòng)無(wú)需克服較大的摩阻力，因而可更為方便地發(fā)揮阻尼器的消能減振效果。因此，將傳統(tǒng)伸縮縫裝置與電渦流阻尼器相結(jié)合，可有效延長(zhǎng)伸縮縫的使用壽命，保障伸縮縫在長(zhǎng)期服役過(guò)程中的基本使用功能；同時(shí)，也使得伸縮縫具備較好的消能減振的效果，對(duì)車輛、強(qiáng)風(fēng)、地震等動(dòng)力荷載引起的橋梁振動(dòng)及橋梁平面內(nèi)偏轉(zhuǎn)可予以有效控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種電渦流消能減振型橋梁伸縮縫裝置，該電渦流消能減振型橋梁伸縮縫裝置基于電渦流效應(yīng)，將永磁鐵交錯(cuò)固定在金屬梳齒板底，永磁鐵隨橋梁振動(dòng)發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，導(dǎo)體板因切割磁感線而產(chǎn)生電渦流，導(dǎo)體板內(nèi)則產(chǎn)生一種與導(dǎo)體板運(yùn)動(dòng)相反的阻尼力，以減弱主梁的振動(dòng)響應(yīng)。導(dǎo)體板內(nèi)產(chǎn)生的電渦流進(jìn)一步可通過(guò)電阻熱效應(yīng)消耗橋梁振動(dòng)的能量，最終達(dá)到消能減振的作用。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種電渦流消能減振型橋梁伸縮縫裝置，包括預(yù)埋鋼板、金屬梳齒板、電渦流消能減振機(jī)構(gòu)和磁屏蔽機(jī)構(gòu)。

預(yù)埋鋼板預(yù)埋在伸縮縫兩側(cè)的主梁中。

金屬梳齒板的數(shù)量為兩塊，兩塊金屬梳齒板的梳齒相互插接配合，兩塊金屬梳齒板的梳柄分別螺紋連接在對(duì)應(yīng)的預(yù)埋鋼板頂部。