CN106702886B - 一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置 - Google Patents

一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106702886B
CN106702886B CN201611254175.0A CN201611254175A CN106702886B CN 106702886 B CN106702886 B CN 106702886B CN 201611254175 A CN201611254175 A CN 201611254175A CN 106702886 B CN106702886 B CN 106702886B
Authority
CN
China
Prior art keywords
damping
particle
bridge
damping spring
rigidity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611254175.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106702886A (zh
Inventor
肖望强
潘天龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiamen Quietime Co Ltd
Original Assignee
Xiamen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiamen University filed Critical Xiamen University
Priority to CN201611254175.0A priority Critical patent/CN106702886B/zh
Publication of CN106702886A publication Critical patent/CN106702886A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106702886B publication Critical patent/CN106702886B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Bridges Or Land Bridges (AREA)

Abstract

一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置，涉及桥梁减震器。设有结构固定箱、阻尼箱、阻尼粒子、大刚度减震弹簧、小刚度减震弹簧；所述适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置通过固定螺栓与减震结构相连或在进行土木工程时直接安装在桥墩、桥台、梁体和每一跨的上部结构中或梁底支点处；所述大刚度减震弹簧和小刚度减震弹簧与结构固定箱相连接，大刚度减震弹簧和小刚度减震弹簧设在阻尼箱的上部和四周，大刚度减震弹簧和小刚度减震弹簧配合组成可变刚度减震弹簧，阻尼粒子放置在阻尼箱内部。无需外部能量供给，安装简单易行，维护方便快捷，具有良好的经济性和普适性。

Description

一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置
技术领域
本发明涉及桥梁减震器，尤其是涉及一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置。
背景技术
当前桥梁减震领域应用广泛的有采用减隔震支座、利用桥墩延性减震等方法。目前研究得较多的减、隔震装置主要有叠层橡胶支座、聚四氟乙烯支座、铅芯橡胶支座等。聚四氟乙烯支座不具有向平衡位置的恢复力特性，使梁体与墩、台之间的相对位移很难控制。叠层橡胶支座可减小桥墩、台受到地震荷载的，但也增加了梁体与墩、台之间相对位移，具有一定局限性。利用桥墩的延性减震是当前桥梁抗震设计中常采用的方法。桥墩延性减震是将桥墩某些部位设计得具有足够的延性，使之延长结构周期、耗散地震能量，但这一方式会大大增加桥梁的设计难度和施工成本。
粒子阻尼技术是一项振动被动控制新技术，是以阻尼耗能机理为理论基础，主要由填充在结构空腔中的粒子通过非弹性碰撞和摩擦作用提供阻尼效应。粒子阻尼技术具有抑振效果显著、耐高温恶劣环境、对原结构改动小、产生的附加质量小等优点。粒子阻尼的产生机理从能量的角度上来看，是指损耗振动能量的能力，也就是将机械振动及声振的能量，转变成热能或其他可以耗损的能量。将粒子阻尼技术引入桥梁减震领域可以延长上部结构的自振周期并给予结构较大的阻尼，可使桥梁进入塑性阶段以延长结构的周期，增加结构的柔性以延长结构的自振周期，有效代替桥梁结构承受地震强烈的位移动力，达到减小由于地震动所产生的地震荷载的目的；增加结构的阻尼或能量耗散能力以减小由于地震所引起的结构反应，特别适用于桥梁减震。
中国专利CN201801813U公开一种桥梁减震器，设置于拉索大桥的桥梁拉索根部，起减震作用。所述减震器包括金属圈和橡胶圈，所述金属圈由左半金属圈和右半金属圈左右对合构成，橡胶圈由左半橡胶圈和右半橡胶圈左右对合构成，在所述金属圈内壁面上设有一圈凹槽，相应于该凹槽，在所述橡胶圈外壁面上相应位置处设置有一与之相配合的凸缘；所述橡胶圈复合于金属圈内圈，且使所述凸缘嵌置于所述凹槽内。通过在拉索的根部安装本实用新型桥梁减震器，可以改变拉索的共振频率，控制振幅，抑制振动波的传播，减少材料的疲劳，减轻了拉索大桥由于风力及车辆产生的震动等因素影响，提高了拉索的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置。
本发明设有结构固定箱、阻尼箱、阻尼粒子、大刚度减震弹簧、小刚度减震弹簧；所述适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置通过固定螺栓与减震结构相连或在进行土木工程时直接安装在桥墩、桥台、梁体和每一跨的上部结构中或梁底支点处；所述大刚度减震弹簧和小刚度减震弹簧与结构固定箱相连接，大刚度减震弹簧和小刚度减震弹簧设在阻尼箱的上部和四周，大刚度减震弹簧和小刚度减震弹簧配合组成可变刚度减震弹簧，阻尼粒子放置在阻尼箱内部。
所述大刚度减震弹簧的刚度可为600～2000kg/cm，所述小刚度减震弹簧的刚度可为20～600kg/cm。
所述阻尼粒子可采用耐磨金属、耐磨非金属或耐磨高分子材料，阻尼粒子的粒径可为0.5～30mm，阻尼粒子的剖面水平投影面积占相应分区总面积的20％～90％，阻尼粒子的密度可为1.5～18.5×103kg/m3。
所述阻尼箱内部可用钢板分割成若干子空间，在子空间中放置一定数量的阻尼粒子。
当发生震动时，阻尼箱带动弹簧将机械能转化为弹性势能加以耗散，同时内部阻尼粒子发生碰撞摩擦进一步耗散系统震动能量。由于阻尼粒子具有万向性，可以有效对来自各个方向的震动起到减震的作用。采用变刚度减震弹簧能够有效减轻风振和地震带来的震动。
当桥梁发生风振时，风载荷造成的桥梁结构位移较小，由公式f＝kx知，若减震弹簧的倔强系数k过大则桥梁带动的阻尼器位移x也会较小，那么就不能起到有效的减震作用。因此，为了有效减轻风震，则应采用倔强系数k小的减震弹簧，以使阻尼器可以产生较大的位移，使阻尼粒子可以有效发挥减震作用。但当发生地震时，为了做到“大震不倒、小震不坏”，则应当使减震弹簧的倔强系数k尽量大。若倔强系数k小的话，则由公式f＝kx知，地震带动的阻尼器位移x过大，会超出减震弹簧的弹性极限而使之无法恢复自由长度，使与减震弹簧连接的阻尼器不能产生往复运动，大大降低了阻尼器减震的效率。
大刚度减震弹簧的刚度应在600～2000kg/cm范围内选取，小刚度减震弹簧的刚度应在20～600kg/cm范围内选取。如大刚度减震弹簧不在上述刚度范围内选择，则不能对地震起到有效减震作用；若小刚度减震弹簧不在上述刚度范围内选择，则不能对风振起到有效减震作用。同一侧排布不同刚度的减震弹簧组合时采取对称的方式排布。
本发明的优点在于：
将主要应用于机械减振领域的粒子阻尼减震技术应用于桥梁的减震中，具有减震频带宽和能量耗散快的优点，特别是采用了变刚度的减震弹簧，可针对桥梁面临的风振和地震两种不同类型的震动起到有效的减震效果，可有效将震动机械能转化为粒子间的摩擦耗能和弹簧的弹性势能。无需外部能量供给，安装简单易行，维护方便快捷，具有良好的经济性和普适性。
附图说明
图1为本发明的纵剖面图。
图2为本发明的俯剖视图。
图3为本发明的侧视图。
图4为阻尼箱的剖视图。
图5为本发明实际运用在一种类型的桥梁上实例的立面图。
图6为本发明实际运用在另一种类型的桥梁上实例的横截面图。
具体实施方式
如图1～6所示，本发明实施例设有结构固定箱1、阻尼箱2、阻尼粒子3、大刚度减震弹簧4、小刚度减震弹簧5；所述适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置通过固定螺栓与减震结构相连或在进行土木工程时直接安装在桥墩、桥台、梁体和每一跨的上部结构中或梁底支点处；所述大刚度减震弹簧4和小刚度减震弹簧5与结构固定箱1相连接，大刚度减震弹簧4和小刚度减震弹簧5设在阻尼箱2的上部和四周，大刚度减震弹簧4和小刚度减震弹簧5配合组成可变刚度减震弹簧，阻尼粒子3放置在阻尼箱2内部。
所述大刚度减震弹簧4的刚度可为600～2000kg/cm，所述小刚度减震弹簧5的刚度可为20～600kg/cm。
所述阻尼粒子3可采用耐磨金属、耐磨非金属或耐磨高分子材料，阻尼粒子3的粒径可为0.5～30mm，阻尼粒子3的剖面水平投影面积占相应分区总面积的20％～90％，阻尼粒子3的密度可为1.5～18.5×103kg/m3。
所述阻尼箱内部可用钢板分割成若干子空间，在子空间中放置一定数量的阻尼粒子。
结构固定箱1为钢制，通过固定螺栓与减震结构相连或者在进行土木工程时直接安装在桥墩、桥台、梁体和每一跨的上部结构中或梁底支点处。若采用螺栓固定，则建议选用摩擦型高强螺栓。同时建议，如果条件允许应在延性塑性铰区域内配有足够的横向钢筋，不至于产生过大的剪切裂缝。当桥梁发生震动时，桥梁带动结构固定箱1发生震动，使连接结构固定箱1和阻尼箱2之间的大刚度减震弹簧4、小刚度减震弹簧5发生弹性形变，将震动产生的机械能转化为弹簧的弹性势能，同时大刚度减震弹簧4、小刚度减震弹簧5带动阻尼箱2中的阻尼粒子3震动，进一步将震动机械能通过阻尼粒子之间摩擦耗散。阻尼箱2是由厚度为4mm的不锈钢板焊接而成，尺寸根据实际情况确定，图中对阻尼箱2内部的分隔方式仅为实际运用中的一种，实际运用时应根据工程具体情况仿真计算后确定。阻尼粒子3耐磨金属、耐磨非金属或耐磨高分子材料，所选粒径在0.5～30mm之间，不同粒子和混合搭配，阻尼粒子3水平投影面积占相应区域的20％～90％，密度设置为1.5～18.5×103kg/m3。大刚度减震弹簧4的刚度应在600～2000kg/cm范围内选取，小刚度减震弹簧5的刚度应在20～600kg/cm范围内选取。同一侧排布不同刚度的减震弹簧组合时采取对称的方式排布。当桥梁遭遇风振时，小刚度减震弹簧5发生弹性形变，有效减轻桥梁震动；当发生地震时，大刚度减震弹簧4发生弹性形变，可有效减轻桥梁震动。
在图5和6中，标记A代表本发明所述适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置。

Claims (5)

1.一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置，其特征在于设有结构固定箱、阻尼箱、阻尼粒子、大刚度减震弹簧、小刚度减震弹簧；所述适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置通过固定螺栓与减震结构相连或在进行土木工程时直接安装在桥墩、桥台、梁体和每一跨的上部结构中或梁底支点处；所述大刚度减震弹簧和小刚度减震弹簧与结构固定箱相连接，大刚度减震弹簧和小刚度减震弹簧设在阻尼箱的上部和四周，大刚度减震弹簧和小刚度减震弹簧配合组成可变刚度减震弹簧，阻尼粒子放置在阻尼箱内部；
所述阻尼粒子的粒径为0.5～30mm；
所述阻尼粒子的剖面水平投影面积占相应分区总面积的20％～90％。
2.如权利要求1所述一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置，其特征在于所述大刚度减震弹簧的刚度为600～2000kg/cm，所述小刚度减震弹簧的刚度为20～600kg/cm。
3.如权利要求1所述一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置，其特征在于所述阻尼粒子采用耐磨金属、耐磨非金属或耐磨高分子材料。
4.如权利要求1所述一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置，其特征在于所述阻尼粒子的密度为1.5～18.5×103kg/m3。
5.如权利要求1所述一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置，其特征在于所述阻尼箱内部用钢板分割成若干子空间，在子空间中放置阻尼粒子。
CN201611254175.0A 2016-12-30 2016-12-30 一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置 Active CN106702886B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611254175.0A CN106702886B (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611254175.0A CN106702886B (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106702886A CN106702886A (zh) 2017-05-24
CN106702886B true CN106702886B (zh) 2019-03-15

Family

ID=58904718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611254175.0A Active CN106702886B (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106702886B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109580196A (zh) * 2018-12-06 2019-04-05 中铁第勘察设计院集团有限公司 桥梁阻尼器减震监测系统及方法
CN110685212B (zh) * 2019-09-23 2020-07-28 同济大学 一种斜拉索外置式颗粒阻尼装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101140019A (zh) * 2006-09-04 2008-03-12 上海通运汽车科技有限公司 一种螺旋压缩弹簧的多级变刚度结构
JP2012218566A (ja) * 2011-04-07 2012-11-12 Mitsubishi Heavy Industries Bridge & Steel Structures Engineering Co Ltd 浮体
CN104594519A (zh) * 2015-01-13 2015-05-06 同济大学 双向变刚度颗粒调谐质量阻尼器
CN105350673A (zh) * 2015-09-24 2016-02-24 同济大学 非线性颗粒碰撞阻尼器
CN105887661A (zh) * 2016-05-20 2016-08-24 河海大学 可串联组装的频率可调的电涡流调谐质量阻尼器
CN206591421U (zh) * 2016-12-30 2017-10-27 厦门大学 可调刚度粒子阻尼减震器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101140019A (zh) * 2006-09-04 2008-03-12 上海通运汽车科技有限公司 一种螺旋压缩弹簧的多级变刚度结构
JP2012218566A (ja) * 2011-04-07 2012-11-12 Mitsubishi Heavy Industries Bridge & Steel Structures Engineering Co Ltd 浮体
CN104594519A (zh) * 2015-01-13 2015-05-06 同济大学 双向变刚度颗粒调谐质量阻尼器
CN105350673A (zh) * 2015-09-24 2016-02-24 同济大学 非线性颗粒碰撞阻尼器
CN105887661A (zh) * 2016-05-20 2016-08-24 河海大学 可串联组装的频率可调的电涡流调谐质量阻尼器
CN206591421U (zh) * 2016-12-30 2017-10-27 厦门大学 可调刚度粒子阻尼减震器

Also Published As

Publication number Publication date
CN106702886A (zh) 2017-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN206591421U (zh) 可调刚度粒子阻尼减震器
Huang et al. Towards novel energy shunt inspired vibration suppression techniques: principles, designs and applications
CN107416167B (zh) 一种船舶主机减振基座
CN209619825U (zh) 悬索桥减振阻尼索
CN106702886B (zh) 一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置
CN106639473B (zh) 高层土木结构用可调刚度粒子减震器
Kapasakalis et al. Vibration mitigation of wind turbine towers using negative stiffness absorbers
US9500247B2 (en) Pounding tune mass damper with viscoelastic material
CN209483859U (zh) 陆上风力发电机塔筒减振阻尼索
Hill The utility of ring springs in seismic isolation systems
CN206554597U (zh) 一种应用于高耸圆柱塔风振控制的形状记忆合金拉索
CN109594473B (zh) 用于抑制桥梁斜拉索振动的环状新型阻尼器
CN110259205A (zh) 一种综合采用隔减震技术的抗震韧性厂房结构体系
CN201459596U (zh) 自复位减震盆式橡胶支座
Jin et al. Vibration control of submerged floating tunnel in waves and earthquakes through tuned mass damper
CN210140820U (zh) 基于内置摇摆柱的自复位导管架海洋平台结构系统
CN204491881U (zh) 环形曲率相关形状记忆合金阻尼减振装置
KR20090033671A (ko) 진동 흡수가 가능한 교량
CN104674969A (zh) 环形曲率相关形状记忆合金阻尼减振装置
CN206529686U (zh) 一种耗能减震桥梁支座
JP2019190539A (ja) 建物用受動型制振装置
KR20090033669A (ko) 진동 흡수가 가능한 교량
CN201172792Y (zh) 一种斜拉索外置式粘性剪切型阻尼器
CN109629705A (zh) 磁悬浮式多向碰撞调谐质量阻尼器
CN209722738U (zh) 一种用于抑制桥梁斜拉索振动的新型阻尼器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200416

Address after: 361000 second floor, podium building, No. 496, Xinglinwan Road, Jimei District, Xiamen City, Fujian Province

Patentee after: Xiamen Xin Zhi Technology Co.,Ltd.

Address before: Xiamen City, Fujian Province, 361005 South Siming Road No. 422

Patentee before: XIAMEN University

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200506

Address after: 361000 unit 208, floor 2, No. 3, Chengyi North Street, phase III, software park, Xiamen City, Fujian Province

Patentee after: XIAMEN ZHENWEI TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 361000 second floor, podium building, No. 496, Xinglinwan Road, Jimei District, Xiamen City, Fujian Province

Patentee before: Xiamen Xin Zhi Technology Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200709

Address after: No.0831, unit 109, No.62, Chengyi North Street, phase III, Xiamen City, Fujian Province

Patentee after: Xiamen Huanji High Tech Co.,Ltd.

Address before: 361000 unit 208, floor 2, No. 3, Chengyi North Street, phase III, software park, Xiamen City, Fujian Province

Patentee before: XIAMEN ZHENWEI TECHNOLOGY Co.,Ltd.

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: A kind of variable stiffness particle damping damping device for Bridges

Effective date of registration: 20220704

Granted publication date: 20190315

Pledgee: China Everbright Bank Limited by Share Ltd. Xiamen branch

Pledgor: Xiamen Huanji High Tech Co.,Ltd.

Registration number: Y2022980009755

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Date of cancellation: 20231220

Granted publication date: 20190315

Pledgee: China Everbright Bank Limited by Share Ltd. Xiamen branch

Pledgor: Xiamen Huanji High Tech Co.,Ltd.

Registration number: Y2022980009755

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: A Variable Stiffness Particle Damping Seismic Reduction Device Suitable for Bridges

Granted publication date: 20190315

Pledgee: China Everbright Bank Limited by Share Ltd. Xiamen branch

Pledgor: Xiamen Huanji High Tech Co.,Ltd.

Registration number: Y2024980006268

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right