[發明專利]一種具有工作開關的TMD減振裝置

在審

• 申請號: 202110301168.6
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN112922184A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 許福友;朱巍志;貢金鑫;張亞輝;劉高;李文杰
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02;E01D19/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪

本發明屬于結構振動控制技術領域，提供一種具有工作開關的TMD減振裝置，由頂板、底板、導向桿、壓縮彈簧、粘滯阻尼器、質量塊和彈簧卡片組成。受控結構振動加速度較小時，無需控制，嵌置于導向桿內的彈簧卡片約束質量塊和粘滯阻尼器與受控結構之間不產生相對位移，阻尼器不工作，不影響其使用壽命；在受控結構加速度達到設定閾值時，質量塊的慣性力超過了彈簧卡片的最大約束力，彈簧卡片被質量塊壓至導向桿內，之間僅有基本可以忽略的摩擦力，阻尼器開始工作，抑制結構振動，直至加速度小于閾值時，彈簧卡片被彈回約束質量塊相對導向桿和受控結構靜止，阻尼器停止工作。該裝置避免低效工作，大大延長TMD的使用壽命，具有良好經濟效益。

技術領域

本發明屬于結構振動控制技術領域，涉及到橋梁及建筑結構，特別涉及到具有工作開關的TMD減振裝置。

背景技術

隨著土木工程結構的發展，高強材料在橋梁、建筑等結構上得到了大量應用，大跨橋梁、空間結構、高層、高聳結構日益增多。隨著高度和跨度的增大，結構固有振動頻率隨之降低，在風、人、車輛、地震等動載作用下容易發生大幅振動，有可能影響工作及駕乘人員舒適性、車輛行車安全性，甚至造成橋梁或建筑結構自身結構損壞，嚴重威脅結構和人員安全。為防止這類結構振動過大，可安裝調諧質量阻尼器，將振動抑制在可接受范圍內。

調諧質量阻尼器(Tuned Mass Damper，簡稱TMD)系統是一個由質量塊、彈簧和阻尼器組成的一種結構振動被動控制裝置，其中的阻尼器通常采用液體粘滯阻尼器。

TMD被安裝到橋梁或建筑結構上服役后，通常會經歷由風、車、人等日常荷載作用引起的微小豎向、水平和扭轉運動，長期的振動難免會造成阻尼器部件的磨損及老化，粘滯阻尼器達到若干次數循環運動后，甚至出現漏油現象，最終導致TMD失效。

事實上，結構微小振動通常無需控制，只有當結構出現造成人體不適、甚至導致結構損傷破壞振動時，才需要控制。因此，在結構產生較小的振動、不影響結構正常使用和用戶舒適性時，TMD可以不處于工作狀態。對于眾多實際工程，這樣就可以大大延長TMD的使用壽命，在更需要其發揮作用時，開啟工作模式，發揮其最大功效。

發明內容

本發明的目的在于針對現有TMD存在的以上問題，提出一種新的控制理念，給TMD加設工作開關，其目標是：在日常微小振動加速度條件下，TMD的阻尼器活塞與液壓缸之間不產生相對運動，即阻尼器處于關閉模式；只有在結構振動加速度達到設定閾值(根據人體舒適度指標或結構安全性指標確定)時，TMD才開啟，使其處于工作狀態，當振動加速度小于該閾值后即停止工作。顯然，采用這種理念能夠大大減少TMD的日常振動次數和阻尼器的振動行程，由此明顯延長TMD的使用壽命，降低成本。

為實現上述目的，本發明所述一種具有工作開關的TMD減振裝置，包括頂板、底板、導向桿、壓縮彈簧、粘滯阻尼器、質量塊、螺栓、銷座和彈簧卡片。所述頂板、底板、導向桿、螺栓和銷座形成一個整體框架，與受控結構固結；所述導向桿通過螺栓固定在頂板和底板之間，導向桿從所述質量塊的孔洞穿過，導向桿與質量塊之間留有合適空隙，保證質量塊能夠沿導向桿自由滑動，摩擦力盡量小，且不會發生明顯碰撞；所述壓縮彈簧一端與頂板或底板連接，另一端與質量塊連接，質量塊被安裝在與上下壓縮彈簧之間，所述粘滯阻尼器位于裝置的中央，由銷座將粘滯阻尼器的活塞桿連接到頂板和底板，粘滯阻尼器液壓缸與質量塊之間固結，與質量塊的運動同步；所述彈簧卡片部分嵌置于導向桿卡槽內，且位置在一定范圍內可調，用于對質量塊進行限位。

所述彈簧卡片可以設計成多種形式，其參數(寬度、厚度、長度、外形、材料等)需要通過設計計算確定，主要由質量塊質量、設定加速度閾值及彈簧卡片數量決定。