CN106907043B - 一种带有弧形支座的悬吊质量摆减振系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于土木工程高耸结构的减振技术领域，提供了一种带有弧形支座的悬吊质量摆减振系统。一种带有弧形支座的悬吊质量摆减振系统由质量球、摆线、固定板、弧形支座和底板组成。与传统质量摆相比，本发明增加了弧形支座，解决了高耸结构悬吊质量摆的非线性影响及频率失调问题。悬吊质量摆在大摆角振动时，摆长逐渐减小，用来抵消大摆角所导致的周期增加，利用设计的弧形支座，改变其摆的有效长度，控制周期恒定不变，从而提高了悬吊质量摆设计的准确性，解决了频率失调问题，并且在恶劣环境条件下，该发明也能正常工作，维护简单。

Description

一种带有弧形支座的悬吊质量摆减振系统
技术领域
本发明属于土木工程高耸结构的减振技术领域，提供了一种带有弧形支座的悬吊质量摆减振系统。
背景技术
随着工业技术的发展，出现了各种类型的高耸结构。高耸结构具有高度较高和水平刚度较柔的特点，受动力荷载的影响十分敏感，过大的动力响应将会对结构安全和使用功能造成很多隐患，比如：疲劳破坏；舒适度不够；影响结构的正常工作等。结构振动控制是解决上述问题的一种新途径，其中悬吊质量摆体系具有减振效果好、原理简单、安装方便的优点，因而越来越受到人们的重视。
悬吊质量摆在实际工程中已经得到了应用，悬吊质量摆是一种频率敏感型减振装置，减振效果依赖于悬吊质量摆与结构的自振频率。然而，由于结构损坏和老化等原因，结构主体的基频会发生相应的变化，这时减振系统就会发生失调现象，减振效果大大减小。
而目前的自适应悬吊质量摆减振系统均需传感器和作动器来适时调节摆长，这种形式的自适应减振系统尽管减振效果好，但是需要精密的机电和传感系统，通常造价较为昂贵，维护费用高，其可靠性和稳定性在实际大型土木工程难以得到保障，并且在恶劣环境条件下，某些电子元件的损坏就有可能导致自适应减振系统无法工作。
发明内容
为了解决上述问题，发明了一种带有弧形支座的悬吊质量摆减振体系，用于改变悬吊质量摆的有效摆长，进而改变其周期，使其恒定不变。
本发明的技术方案：一种带有弧形支座的悬吊质量摆减振系统，增加了弧形支座4，目的是在摆动过程中，摆线受到了支座的阻挡，进而改变了单摆的摆长。
一种悬吊质量摆的弧形支座，包括质量球1、摆线2、固定板3、弧形支座4和底板5；
所述的摆线2一端缠绕质量球1，另一端穿过弧形支座4和底板5，并通过垫片7固定在底板5上，摆线2与弧形支座4的中心轴重合；弧形支座4的中心点焊接在底板5上，弧形支座4的周向通过固定板3固定连接，固定板3也固定在底板5上。
本发明的有益效果：本发明解决了高耸结构悬吊质量摆的非线性影响及频率失调问题。悬吊质量摆在大摆角振动时，摆长逐渐减小，用来抵消大摆角所导致的周期增加，利用设计的弧形支座，改变其摆的有效长度，控制周期恒定不变，从而提高了悬吊质量摆设计的准确性，解决了频率失调问题。
附图说明
图1是本发明带有弧形支座的悬吊质量摆减振系统的整体图。
图2是本发明带有弧形支座的悬吊质量摆减振系统的立面图。
图3是本发明在A-A方向的剖面图。
图4是弧形支座结构图。
图5是本发明带有弧形支座的悬吊质量摆减振系统的标示图。
图6是实际摆长为1m时的弧形支座曲线(曲线旋转360°得到弧形支座4)。
图中：1质量球；2摆线；3固定板；4弧形支座；5底板；6螺栓孔；
7垫片。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
一种带有弧形支座的悬吊质量摆减振体系，包括质量球1，摆线2，弧形支座4。
本发明的整体示意图、立面、剖面图如图1-图3所示，弧形支座的形状如图4所示。为避免支座4悬空挂置，不稳定，加上固定板3，使支座4和底板5更好的固定；为了摆线2能更好的固定与摆动，摆线2由钢筋束组成，可增加受力，在底板5的中心打上一个孔，使摆线2的一端能够穿过底板5，在底板5上方打结，并且用垫片7来固定，另一端连接质量球1，这样确保摆线2能够很稳固的发挥作用；在底板5的一周打上了螺栓孔6，可通过螺栓固定底板5和需要设置悬吊质量摆的结构，使得质量摆稳定的挂置在结构上。
本发明的具体安装方式如下：首先，用钢筋一端缠绕质量球1，另一端将钢筋拧在一起形成钢筋束穿过支座4和底板5，在底板5上部用垫片7固定，在支座4一周用固定板3将支座4和底板5焊接在一起，最后将底板5用螺栓固定在要安置质量摆的结构上。
弧形支座4的设计由以下公式来确定：
Figure BDA0001274704620000031
Figure BDA0001274704620000032
Figure BDA0001274704620000033
Figure BDA0001274704620000034
其中：l′:等效摆长(图5所示)；
l:实际摆长(摆角为0°时的摆线长度)；
x:随着角度的变化，弧形支座在x轴方向上的投影长度；
y:随着角度的变化，弧形支座在y轴方向上的投影长度；
T:悬吊质量摆的周期；
S:摆线绕在弧形支座上的长度(图5所示)；
θ:摆角(图5所示)。
当实际摆长为1m时，弧形支座4的形状和x,y轴坐标，如图6所示。由公式3，4可知，x，y轴长度和摆长l均成线性关系。
本发明的优点可概括如下：一方面，能悬吊质量摆在大摆角情况下的摆动周期，解决减振系统频率失调问题，并且提高了设计悬吊质量摆的准确性。另一方面，可以很大程度上减小造价费用和维修费用，其稳定性和可靠度可以得到很大的提高。并且构造简单，制作和安装过程简单，适用性强，维护方便，能在高耸结构的减振控制系统中发挥很好的作用。

Claims (1)

1.一种悬吊质量摆的弧形支座，其特征在于，所述的弧形支座包括质量球(1)、摆线(2)、固定板(3)、弧形支座(4)和底板(5)；
所述的摆线(2)一端缠绕质量球(1)，另一端穿过弧形支座(4)和底板(5)，并通过垫片(7)固定在底板(5)上，摆线(2)与弧形支座(4)的中心轴重合；弧形支座(4)的中心点焊接在底板(5)上，弧形支座(4)的周向通过固定板(3)固定连接，固定板(3)也固定在底板(5)上；
所述的弧形支座(4)的由以下公式决定：
Figure FDA0001274704610000011
Figure FDA0001274704610000012
Figure FDA0001274704610000013
Figure FDA0001274704610000014
其中：l′:等效摆长；
l:实际摆长，摆角为0°时的摆线长度；
x:随着角度的变化，弧形支座在x轴方向上的投影长度；
y:随着角度的变化，弧形支座在y轴方向上的投影长度；
T:悬吊质量摆的周期；
S:摆线绕在弧形支座上的长度；
θ:摆角。
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