[發(fā)明專利]一種利用橋梁壓重塊的電渦流阻尼三維減震裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210282899.5
• 申請日: 2022-03-22
• 公開（公告）號: CN114718981B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭文智;譚平;王浩;劉彥輝;冼志彬
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州大學(xué)
• 主分類號: F16F15/03
• 分類號: F16F15/03;F16F15/08;F16F15/28;E01D19/00
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11732
• 代理人: 徐健

本發(fā)明公開了一種利用橋梁壓重塊的電渦流阻尼三維減震裝置，涉及土木工程的橋梁結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)領(lǐng)域，包括，底座板，底座板的上表面的中心位置為平面，由平面向外通過多個依次拼接的弧面延伸，多個弧面的曲率半徑由內(nèi)到外依次減小，平面和弧面上均設(shè)置有第一導(dǎo)體板；外筒，外筒的內(nèi)壁上設(shè)置有第二導(dǎo)體板，外筒的底部設(shè)置有多個第一電磁體和萬向轉(zhuǎn)動體，萬向轉(zhuǎn)動體與底座板的上表面接觸；壓重塊，壓重塊設(shè)置于外筒的內(nèi)部，壓重塊的頂端和底端分別通過豎向彈簧與外筒的頂壁和底壁固定連接，壓重塊的外側(cè)壁上間隔設(shè)置有多個第二電磁體。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)電渦流阻尼豎向調(diào)諧減震以及電渦流阻尼多級變頻水平調(diào)諧減震。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土木工程的橋梁結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種利用橋梁壓重塊的電渦流阻尼三維減震裝置。

背景技術(shù)

隨著基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)代化進(jìn)程，長大跨橋梁作為交通運(yùn)輸工程的關(guān)鍵樞紐，其在車輛荷載、波浪荷載等運(yùn)營荷載作用及地震、強(qiáng)臺風(fēng)等極端災(zāi)害作用下的安全運(yùn)營對于保障災(zāi)后救援工作的順利進(jìn)行至關(guān)重要。結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)作為防震減災(zāi)的重要技術(shù)手段，在長大跨橋梁中得到了廣泛應(yīng)用，常用的調(diào)諧減震裝置如質(zhì)量調(diào)諧阻尼器、液體調(diào)諧阻尼器、主動調(diào)諧質(zhì)量阻尼器等，其原理是利用外加質(zhì)量、剛度和阻尼組成諧振系統(tǒng)耗散主體結(jié)構(gòu)的振動能量，其本質(zhì)是利用子結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的“鞭梢效應(yīng)”來吸收主體結(jié)構(gòu)的振動能量，從而達(dá)到耗散振動能量的目的。值得注意的是，傳統(tǒng)的調(diào)諧減震裝置需要附加質(zhì)量塊，其減震效果依賴于調(diào)諧質(zhì)量塊自重，因而會顯著增加結(jié)構(gòu)自重，且其調(diào)諧頻率、調(diào)諧方向單一，難以滿足多維、多級設(shè)防減震的需求。同時，主動調(diào)諧減震裝置需要外部能量輸入，由于大跨度橋梁結(jié)構(gòu)自重大，強(qiáng)震、強(qiáng)風(fēng)等極端作用與車輛荷載、波浪荷載等運(yùn)營荷載作用下長跨徑橋梁主動調(diào)諧減震裝置的能量需求很大，故實(shí)現(xiàn)成本高，適用性難以滿足工程需求。

電渦流阻尼減震技術(shù)是一種利用磁場與導(dǎo)體的相對運(yùn)動產(chǎn)生阻尼力來提升阻尼性能的非接觸減震新技術(shù)。電渦流阻尼產(chǎn)生的基本原理是：當(dāng)處于局部磁場中的導(dǎo)體板切割磁力線時會在導(dǎo)體板中產(chǎn)生電渦流，電渦流又會產(chǎn)生與原磁場方向相反的新磁場，從而在原磁場和導(dǎo)體之間形成阻礙二者相對運(yùn)動的阻尼力，同時導(dǎo)體板的電阻效應(yīng)將導(dǎo)體板獲得的動能通過電渦流轉(zhuǎn)換為熱能耗散出去。

但是，現(xiàn)有的長大跨橋梁多采用纜索支承體系，如斜拉橋、懸索橋等結(jié)構(gòu)體系，其特點(diǎn)是中跨跨度顯著大于邊跨跨度，因而中跨豎向荷載顯著大于邊跨豎向荷載，使得拉索兩邊荷載不平衡，故運(yùn)營荷載作用下中跨荷載對橋塔的彎矩遠(yuǎn)大于邊跨對橋塔的彎矩，故橋塔長期處于向中跨一側(cè)的受彎狀態(tài)。為解決此問題，常在邊跨的箱梁中設(shè)置壓重塊以抵消橋塔的不平衡彎矩。傳統(tǒng)的橋梁壓重塊一般僅放置于箱梁中，具有平衡中跨自重與豎向減振的功能。然而，長大跨橋梁邊跨設(shè)置的壓重塊功能單一，自身質(zhì)量利用效率低，盡管可以用于豎向減振，但其存在調(diào)諧頻率、調(diào)諧方向單一，阻尼減振效率低，應(yīng)對車輛荷載、波浪荷載等運(yùn)營荷載作用及地震、臺風(fēng)等極端災(zāi)害作用的適用性差。

因此，如何提供一種能夠解決傳統(tǒng)橋梁壓重塊功能單一、自身質(zhì)量利用效率低，調(diào)諧減震頻率、方向單一，阻尼減震效率低，應(yīng)對車輛荷載、波浪荷載等運(yùn)營荷載作用及地震、強(qiáng)臺風(fēng)等極端自然災(zāi)害作用等不確定性災(zāi)害風(fēng)險的適用性差等不足，且能夠利用橋梁壓重塊的電渦流阻尼三維減震裝置是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種利用橋梁壓重塊的電渦流阻尼三維減震裝置，旨在解決上述背景中的技術(shù)問題之一，實(shí)現(xiàn)非接觸阻尼耗能，以及強(qiáng)震、強(qiáng)風(fēng)等不確定性極端災(zāi)害與車輛荷載、波浪荷載等運(yùn)營荷載作用下長大跨橋梁多維減震控制，保障橋梁運(yùn)營、抗震安全。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種利用橋梁壓重塊的電渦流阻尼三維減震裝置，包括：

底座板，所述底座板上表面的中心位置為平面，由平面向外通過多個依次拼接的弧面延伸，多個弧面的曲率半徑由內(nèi)到外依次減小，平面和弧面上均設(shè)置有第一導(dǎo)體板；