CN105672117A - 钢阻尼抗震装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢阻尼抗震装置，包括波形钢筒和分别位于波形钢筒两端的连接件。具有如下优点：1)结构上主要由波形钢筒和两端的连接部件组成，相比液压阻尼器，其结构简单，生产维护成本低；2)波纹钢筒在外力作用下，产生拉伸压缩变形，相比软钢阻尼器，具有可来回滞回耗能的优点，在相同尺寸的情况下，能够吸收的能量更大，抗震、减震效果更佳；3)相比液压阻尼器和软钢阻尼器，波纹钢筒的波纹大小可以调节，通过调节波纹大小可以改变吸能、耗能效果，适用性更强。

Description

钢阻尼抗震装置

技术领域

本发明涉及一种抗震装置，特别涉及一种钢结构的抗震装置。

背景技术

现有的抗震阻尼装置一般为软钢阻尼器和液压阻尼器。

例如公布号为CN104196145A的发明专利申请文件公开了一种抗震建筑消能减震阻尼器构件，包括主体结构和消能装置；所述消能装置包括阻尼器构件、埋件、夹板；所述阻尼器构件包括连接板和阻尼器。其中作为抗震关键部件的阻尼器为剪切型软钢阻尼器，在地震或风振时,通过软钢发生塑性屈服滞回变形而耗散输入结构中的能量,从而达到减震的目的。但是软钢阻尼器在挤压力作用下产生剪切变形，依靠剪切变形来吸收振动中的能力从而减震，其抵抗外力的能力即减震能力较差，同时吸能效果无法调节。

又如公布号为CN104154167A的发明专利申请文件公开一种液压阻尼器，包括油缸筒体、活塞和活塞杆，所述油缸筒体内设有工作腔，所述活塞设置在所述工作腔内并将所述工作腔分隔为第一工作腔和第二工作腔，所述活塞杆一端装设在所述活塞上，另一端穿过所述第一工作腔置于所述油缸筒体外，所述油缸筒体内还设有补偿腔，所述补偿腔位于所述第二工作腔远离所述第一工作腔的一端，所述补偿腔与所述第二工作腔之间设有流向控制组件。该液压阻尼器利用液压油的粘滞阻力作用来实现减震，其减震效果好，但是结构复杂，活塞、筒体的加工精度高，生产成本高，工作腔内防漏油措施必须长期有效，维护成本高，活塞杆受到非轴向力后容易产生对工作腔的剪切破坏，从而产生漏油，造成永久性破坏，因此该结构不适用于简支梁桥及连续梁桥。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种钢阻尼抗震装置，。

本发明的钢阻尼抗震装置，包括波形钢筒和分别位于波形钢筒两端的连接件。

进一步，两个连接件分别通过螺栓连接有箱梁底座和盖梁底座。

进一步，所述连接件包括第一连接板、第二连接板和加劲板，所述第一连接板一端连接在波形钢筒的端部并将波形钢筒封闭，所述第二连接板垂直连接在第一连接板的另一端，所述加劲板分别与第一、第二连接板的两个垂直面连接，所述第一连接板上开有供螺栓穿过的孔。

进一步，所述波形钢筒的外径为200-350mm，所述波形钢筒的母线为弧形波浪线，且弧形波浪线的弧度为0.015-0.02。

优选的，所述波形钢筒的外径为300mm，弧形波浪线的弧度为0.015。。

本发明的有益效果：

1)本发明的钢阻尼抗震装置，结构上主要由波形钢筒和两端的连接部件组成，相比液压阻尼器，其结构简单，生产维护成本低；

2)本发明的钢阻尼抗震装置，波纹钢筒在外力作用下，产生拉伸压缩变形，相比软钢阻尼器，具有可来回滞回耗能的优点，在相同尺寸的情况下，能够吸收的能量更大，抗震、减震效果更佳；

3)本发明的钢阻尼抗震装置，相比液压阻尼器和软钢阻尼器，波纹钢筒的波纹大小可以调节，通过调节波纹大小可以改变吸能、耗能效果，适用性更强。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的钢阻尼装置的结构示意图；

图2为本发明的钢阻尼装置使用状态下的示意图；

图3为波形钢筒外径为200mm时的力-位移曲线，其中a、b、c分别代表弧度为0.015、0.0175、0.02；

图4为波形钢筒外径为250mm时的力-位移曲线，其中a、b、c分别代表弧度为0.015、0.0175、0.02；

图5为波形钢筒外径为300mm时的力-位移曲线，其中a、b、c分别代表弧度为0.015、0.0175、0.02；

图6为波形钢筒外径为350mm时的力-位移曲线，其中a、b、c分别代表弧度为0.015、0.0175、0.02。

具体实施方式

图1示出了本发明的钢阻尼装置的结构示意图，如图所示，钢阻尼抗震装置包括波形钢筒1，波形钢筒1的两端设有连接件2。波形钢筒1沿其轴向呈波浪形，即波形钢筒1的母线为波浪线，该波浪线既可以是正弦曲线，也可以是由圆弧形的外凸和内凹线交替连接形成的弧形波浪线，本发明中波形钢筒1的母线采用弧形波浪线。波形钢筒具有一定抗阻尼能力，波纹钢筒在外力作用下，产生拉伸压缩变形，相比软钢阻尼器，具有可来回滞回耗能的优点，在相同尺寸的情况下，能够吸收的能量更大，抗震、减震效果更佳。

图2示出了本发明的钢阻尼装置使用状态的示意图，如图所示，波形钢筒1的两端通过连接件2与桥墩5和主梁6连接，具体连接方式是两个连接件2分别通过螺栓连接有箱梁底座3和盖梁底座4，箱梁底座3与盖梁底座4分别与主梁6和桥墩5锚固。

连接件2包括第一连接板21、第二连接板22和加劲板23，所述第一连接板21一端连接在波形钢筒1的端部并将波形钢筒1封闭，所述第二连接板22垂直连接在第一连接板21的另一端，所述加劲板23分别与第一、二连接板21、22的两个垂直面连接，所述第一连接板21上开有供螺栓穿过的孔。

为了进一步验证本发明的钢阻尼装置的抗阻尼性能，本发明通过有限元计算对波形钢筒的抗阻尼性能进行了理论分析，计算中以波形钢筒的外径D和弧形波浪线的弧度rad为两个变量，其中波形钢筒的外径D分别取：200mm、250mm、300mm和350mm，波形钢筒的弧形波浪线的弧度rad分别取：0.015、0.0175、0.02。对十二个工况分别提取力-位移曲线，其中力是指对波形钢筒施加的沿其轴线方向拉伸或压缩的力，位移是波形钢筒沿其轴线方向的变形量，力-位移曲线为滞回曲线，曲线所包围的面积大小反应了波形钢筒吸收能量的大小也就是波形钢筒抗震能力的大小。

图3-图6分别示出了波形钢筒外径D为200mm、250mm、300mm和350mm时的力-位移曲线，其中(a)、(b)、(c)分别代表波形钢筒弧形波浪线的弧度rad为0.035、0.0375、0.02。

首先分析波形钢筒外径不变时弧度对波形钢筒耗能性能的影响，也就是依次分析图3a-图3c、图4a-图4c、图5a-图5c和图6a-图6c，可以发现当波形钢筒的直径不变时，弧度为0.035时力-位移曲线中滞回环所包络的面积最大，也就是说弧度越小力-位移曲线即滞回环所包络的面积越大、波形钢筒耗能性能也就越好。

再分析波形钢筒弧度不变时外径对波形钢筒耗能性能的影响，也就是对比图3a-图6a(图3a、图4a、图5a和图6a，依此类推)、图3b-图6b、图3c-图6c，通过对比发现当波形钢筒弧度rad不变时，力-位移曲线即滞回环所包络的面积随波形钢筒直径先增大后减小，当外径为300mm时滞回环所包络的面积最大，也就说当波形钢筒弧度不变时，外径为300mm的波形钢筒的耗能效果即抗震能力最好。

综合上述分析，可以得出当波形钢筒的外径为300mm、弧度为0.015时，力-位移曲线中滞回环所包络的面积是所有力-位移曲线中最大的，也就是说波形钢筒外径为300mm、弧度为0.015在所有试验参数中，其耗能效果最好，抗震能力最强，是最优的选择。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种钢阻尼抗震装置，其特征在于：包括波形钢筒和分别位于波形钢筒两端的连接件。

2.根据权利要求1所述的钢阻尼抗震装置，其特征在于：两个连接件分别通过螺栓连接有箱梁底座和盖梁底座。

3.根据权利要求2所述的钢阻尼抗震装置，其特征在于：所述连接件包括第一连接板、第二连接板和加劲板，所述第一连接板一端连接在波形钢筒的端部并将波形钢筒封闭，所述第二连接板垂直连接在第一连接板的另一端，所述加劲板分别与第一、第二连接板的两个垂直面连接，所述第一连接板上开有供螺栓穿过的孔。

4.根据权利要求1所述的钢阻尼抗震装置，其特征在于：所述波形钢筒的外径为200-350mm，所述波形钢筒的母线为弧形波浪线，且弧形波浪线的弧度为0.015-0.02。

5.根据权利要求4所述的钢阻尼抗震装置，其特征在于：所述波形钢筒的外径为300mm，弧形波浪线的弧度为0.015。