CN107503282B - 一种mtmd减振装置及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种MTMD减震装置及其安装方法，其包括：支座（7）和两个以上的TMD减震单元，TMD减震单元包括：重量块（1）、悬臂构件（2）、伸缩构件（3）、粘滞阻尼器（4）、活动平台（5）、滚轮（6）；悬臂构件（2）的一端固定在支座（7），重量块（1）设置在悬臂构件（2）上；滚轮（6）安装在活动平台（5）上；粘滞阻尼器连接在重量块与活动平台之间；在支座（7）与活动平台（5）之间连接安装伸缩构件（3）；在结构面上安装有与活动平台（5）相对应的轨道，滚轮安装固定在轨道上。采用本发明的MTMD减震装置，能够方便的改变竖向刚度；能够方便的安装多个TMD装置。

Description

一种MTMD减振装置及其安装方法

技术领域

本发明专利涉及人行天桥等建筑物的人致振动的减振领域，特别涉及一种MTMD减振装置。

背景技术

张国军教授在“调谐质量阻尼器减震控制的研究发展趋势”(上海师范大学学报)中 对TMD技术的工作原理以及相关概念进行了详细的阐述：TMD的工作原理是将TMD连接到被控制的主体结构上，通过将惯性质量和主结构控制振型谐振把主结构的能量传递给TMD，从而抑制了主体结构的振动；TMD系统是由主结构以及附加在主结构上的子结构共 同组成的，其中的子结构是由固体质量、阻尼器以及弹簧减震器等组成的，它具有质量、阻 尼和刚度等参数；TMD的调频主要是通过改变质量或者刚度的大小来调整子结构的自振频率，将TMD的自振频率设计成非常接近主体结构的主要自振频率或者激励频率，当主结构受到激励而产生振动时，子结构就会相应地产生与结构振动方向相反的惯性力作用在主结构 上，作用在主体上的反向力消减了结构的减震反应，从而达到减震控制效果。且在文中指出： 对TMD用于风控制(横向振动)的研究已经较为成熟，TMD用于控制竖向振动的研究则相对欠缺。

对于竖向振动而言，“TMD减小人行天桥人致振动的研究(特种结构)”、“人行桥的TMD减振优化设计研究(工程力学)”等文献都指出：采用TMD或者MTMD来减少竖向振 动进行。在上述两篇文献中，均指出：对于多跨的人行天桥而言，其在[1.6-2.4]HZ的步行荷 载激励下会出现多个共振点，即呈现多个动力反应峰值现象。这就要求：TMD系统需要能够 便于调节频率；需要设置多个TMD系统。

CN102345333A给出了一种调节刚度(频率)的方式：提出采用悬臂弹簧水平纵向放置，一端与质量块连接，另一端连接行走机构，行走机构两端放在刚性导轨上，由步进电机驱使行走机构纵向移动，通过调节悬臂弹簧的长度，来调节水平方向的刚度。但是，在该文献中，并未给出改变竖向方向的刚度的方式。

因此，如何方便的调控TMD系统的竖向刚度，如何方便的安装多个TMD系统，成为TMD系统在人行天桥使用中的重要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种MTMD减振装置，解决多个TMD系统不易安装的问题；解决TMD系统竖向刚度不易调节的问题。

一种MTMD减震装置，其特征在于，包括：支座(7)和两个以上的TMD减震单元， 每个TMD减震单元包括：重量块(1)、悬臂构件(2)、伸缩构件(3)、粘滞阻尼器(4)、 活动平台(5)、滚轮(6)；所述悬臂构件(2)的一端固定在所述支座(7)，所述重量块(1) 设置在所述悬臂构件(2)上且能沿着所述悬臂构件移动；所述滚轮(6)安装在活动平台(5) 的一端、且设置在轨道中；在活动平台(5)的另一端连接粘滞阻尼器(4)的一端，粘滞阻 尼器(4)的两端分别与活动平台(5)和重量块(1)连接；在支座(7)与活动平台(5)之 间连接安装伸缩构件(3)；在结构面上安装有与活动平台（5）相对应的轨道，滚轮安装在轨道中。

进一步，粘滞阻尼器(4)的数量为2个以上；所述伸缩构件(3)为液压缸，其数量 为2个以上。

进一步，所述悬臂构件(2)包括第一纵向杆(2-1)、第二纵向杆(2-2)；第一纵向杆(2-1)与第二纵向杆(2-2)平行对应；第一纵向杆(2-1)和第二纵向杆(2-2)的端部固定 连接杆(2-3)；第一纵向杆(2-1)与第二纵向杆(2-2)的形状为圆形；在重量块(1)设置 于与第一纵向杆(2-1)与第二纵向杆(2-2)相对应的凹槽，所述凹槽贯穿于重量块(1)。

进一步，所述悬臂构件(2)包括有至少3个纵向杆，所述纵向杆的端部之间连接有连接杆；在重量块上设置有与纵向杆相对应的凹槽(1-1)；。

进一步，所述支座(7)为矩形或圆形；所述TMD减震单元在支座上均匀分布；所述支座(7)的端部安装有法兰盘。

进一步，所述悬臂构件的纵向杆预先焊接在端板(2-4)上，端板与支座采用栓接。

进一步，重量块(1)的下端固结有至少2个竖向杆(1-2)，在活动平台(5)上插接 有与竖向杆(1-2)对应的推杆(8)，所述至少1个竖向杆(1-2)的沿着悬臂构件方向的前 端有推杆，所述另外的至少1个竖向杆的沿着悬臂构件方向的后端有推杆；推杆(8)与竖向 杆(1-2)的形状相互匹配。

进一步，支座为内、外钢管，两者连接有钢板，悬臂构件的纵向杆穿过外钢管且与内 钢管固定连接。

进一步，MTMD减震装置的安装方法，其步骤如下：第一，将支座(7)以及轨道固 定到结构物上固定到结构物上；第二，按照设计要求，在支座上安装逐个安装TMD减震单 元；其中，单个TMD减震单元的安装如下：将悬臂构件的纵向杆安装到支座上，然后将重 量块安装到纵向杆上，然后在纵向杆的端部固定安装连接杆；然后通过伸缩构件调整活动平 台的位置，使得活动平台的位置与重量块的位置对应，再将粘滞阻尼器与重量块和活动平台 连接；第三，通过调整伸缩构件，来调整各个TMD减震单元重量块的位置。

采用上述技术方案，与现有技术相比，优点包括以下几点。

第一，本发明中的悬臂构件实质上起着竖向弹簧的作用，通过调节重量块到悬臂端 的 距离，能够方便的调节竖向刚度的大小；悬臂构件采用轻质构件，其自重可以忽略不计； 此时，悬臂构件的刚度为：，K为竖向弹簧劲度系数，E、I表示悬臂构件的弹性模量、 截 面惯性矩，L表示重量块距悬臂端的距离。

第二，在重量块中的槽中，设置有滚珠，以便移动重量块。

第三，采用伸缩构件-活动平台-滚轮的设计，能够通过粘滞阻尼器带动重量块沿着悬 臂结构进行移动，特别适用于重量块准确位置的微调。

第四，采用支座-悬臂构件的结构设计，实现了MTMD装置的安装。

第五，本发明的MTMD装置倒置于人行天桥桥面板上，在悬臂构件的相对应的结构面上固定有轨道，滚轮固定在轨道中且能够在轨道内滑动。

附图说明：

图1：实施一的MTMD结构立面图。

图2：实施一的MTMD结构俯视图。

图3：实施例一的“重量块-粘滞阻尼器-活动平台”连接结构的侧视图。

图4：悬臂结构的截面示意图；4a：纵向杆为3个；4b：纵向杆为4个。

图5：实施二的MTMD结构立面图。

图6：实施例二的MTMD倒置于人行天桥安装的示意图。

图7：轨道与滚轮连接结构细节图。

具体实施方式

实施例一：如图1-4所示，一种MTMD减震装置，其特征在于，包括：支座(7)和 两个以上的TMD减震单元，每个TMD减震单元包括：重量块(1)、悬臂构件(2)、伸缩构 件(3)、粘滞阻尼器(4)、活动平台(5)、滚轮(6)；

所述悬臂构件(2)的一端固定在所述支座(7)，所述重量块(1)设置在所述悬臂构件 (2)上且能沿着所述悬臂构件移动；

所述滚轮(6)安装在活动平台(5)的一端、且设置在轨道中；在活动平台(5)的另一端连接粘滞阻尼器(4)的一端，粘滞阻尼器(4)的两端分别与活动平台(5)和重量块(1) 连接；

在支座(7)与活动平台(5)之间连接安装伸缩构件(3)；

在结构面上安装有与活动平台（5）相对应的轨道，滚轮安装在轨道中；

通过伸缩构件(3)的伸缩，带动活动平台，进而通过粘滞阻尼器来带动重量块沿着悬臂 构件前后移动，从而达到调整TMD竖向刚度的作用。所述粘滞阻尼器(4)的数量为2个以 上；所述伸缩构件(3)为液压缸，其数量为2个。

所述悬臂构件(2)包括第一纵向杆(2-1)、第二纵向杆(2-2)；第一纵向杆(2-1) 与第二纵向杆(2-2)平行对应；第一纵向杆(2-1)和第二纵向杆(2-2)的端部固定连接杆 (2-3)；第一纵向杆(2-1)与第二纵向杆(2-2)的形状为圆形；在重量块(1)设置于与第 一纵向杆(2-1)与第二纵向杆(2-2)相对应的凹槽(1-1)，所述凹槽贯穿于重量块(1)。

所述悬臂构件(2)包括有至少3个纵向杆，所述纵向杆的端部之间连接有连接杆；在重量块上设置有与纵向杆相对应的凹槽(1-1)；连接杆的作用除了将悬臂构件练成一个整 体外，更重要的是防止重量块从悬臂构件脱出。

所述支座(7)为矩形或圆形；所述TMD减震单元在支座上均匀分布；所述支座(7)的端部安装在法兰，以便于人行天桥固定。

所述悬臂构件的纵向杆预先焊接在端板(2-4)上，端板与支座采用栓接。

所述结构面上安装有轨道，滚轮安装在轨道上；其作用在于本发明的方案倒置于结构 面上，以便于活动平台的固定。

上述的MTMD减震装置的安装方法，其步骤如下：第一，将支座(7)以及轨道固 定到结构物上固定到结构物上；第二，按照设计要求，在支座上安装逐个安装TMD减震单 元；单个TMD减震单元的安装如下：将悬臂构件的纵向杆安装到支座上，然后将重量块安 装到纵向杆上，然后在纵向杆的端部固定安装连接杆；然后通过伸缩构件调整活动平台的位 置，使得活动平台的位置与重量块的位置对应，再将粘滞阻尼器与重量块和活动平台连接； 第三，通过调整伸缩构件，来调整各个TMD减震单元重量块的位置。

如图5所示，实施例二与实施例一的不同之处在于：第一，重量块(1)的下端固结有至少2个竖向杆(1-2)，在活动平台(5)上插接有与竖向杆(1-2)对应的推杆(8)，所 述至少1个竖向杆(1-2)的沿着悬臂构件方向的前端有推杆，所述另外的至少1个竖向杆的 沿着悬臂构件方向的后端有推杆；推杆(8)与竖向杆(1-2)的形状相互匹配，如竖向杆为 圆形，推杆的形状为圆弧；推杆的作用在于进一步提高推动/限位重量块；在竖向杆的一端设 置推杆，两者在竖向相互滑动，不影响重量块的竖向振动；推杆只对竖向杆沿着悬臂构件方向的前后方向进行限定，从而限定了重量块的方向。

上述构件在安装时，活动平台移动到与重量块相对应的位置，然后在将推杆插到活动 平台中，进而通过伸缩构件移动，来移动重量块的位置。

实施例二与实施例一的不同之处在于：第二，支座为内、外钢管，两者连接有钢板，悬臂构件的纵向杆穿过外钢管且与内钢管固定连接。

如图6所示，本发明的MTMD减震单元倒置于人行天桥桥面板上，在结构面上安装有与活动平台相对应的轨道，滚轮安装在轨道上；其作用在于本发明的方案倒置于结构面上， 以便于活动平台的固定。

如图7所示，轨道(9)固定在桥面板上，轨道为C型结构，在其中固定有2个滚轮(6)，2个滚轮(6)之间连接有连接轴(10)，连接轴通过垂直轴(11)连接固定活动平台 (5)。

以上已详细描述了本方面的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授 内容后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落入本申请所 附权利要求书的保护范围中。

Claims (9)

1.一种MTMD减震装置，其特征在于，包括：支座（7）和两个以上的TMD减震单元，每个TMD减震单元包括：重量块（1）、悬臂构件（2）、伸缩构件（3）、粘滞阻尼器（4）、活动平台（5）、滚轮（6）；

所述悬臂构件（2）的一端固定在所述支座（7），所述重量块（1）设置在所述悬臂构件（2）上且能沿着所述悬臂构件移动；

所述滚轮（6）安装在活动平台（5）的一端、且设置在轨道中；在活动平台（5）的另一端连接粘滞阻尼器（4）的一端，粘滞阻尼器（4）的两端分别与活动平台（5）和重量块（1）连接；

在支座（7）与活动平台（5）之间连接安装伸缩构件（3）；

在结构面上安装有与活动平台（5）相对应的轨道，滚轮安装在轨道中。

2.如权利要求1所述的MTMD减震装置，其特征在于，粘滞阻尼器（4）的数量为2个以上；所述伸缩构件（3）为液压缸，其数量为2个以上。

3.如权利要求1所述的MTMD减震装置，其特征在于，所述悬臂构件（2）包括第一纵向杆（2-1）、第二纵向杆（2-2）；第一纵向杆（2-1）与第二纵向杆（2-2）平行对应；第一纵向杆（2-1）和第二纵向杆（2-2）的端部固定连接杆（2-3）；第一纵向杆（2-1）与第二纵向杆（2-2）的形状为圆形；在重量块（1）设置于与第一纵向杆（2-1）与第二纵向杆（2-2）相对应的凹槽，所述凹槽贯穿于重量块（1）。

4.如权利要求3所述的MTMD减震装置，其特征在于，所述悬臂构件（2）包括有至少3个纵向杆，所述纵向杆的端部之间连接有连接杆；在重量块上设置有与上述纵向杆相对应的凹槽（1-1）。

5.如权利要求1所述的MTMD减震装置，其特征在于，所述支座（7）为矩形或圆形；所述TMD减震单元在支座上均匀分布；所述支座（7）的端部安装有法兰盘。

6.如权利要求1所述的MTMD减震装置，其特征在于，所述悬臂构件的纵向杆预先焊接在端板（2-4）上，端板与支座采用栓接。

7.如权利要求1所述的MTMD减震装置，其特征在于，重量块（1）的下端固结有至少2个竖向杆（1-2），在活动平台（5）上插接有与竖向杆（1-2）对应的推杆（8），所述至少1个竖向杆（1-2）的沿着悬臂构件方向的前端有推杆，所述另外的至少1个竖向杆的沿着悬臂构件方向的后端有推杆；推杆（8）与竖向杆（1-2）的形状相互匹配。

8.如权利要求3或4所述的MTMD减震装置，其特征在于，支座为内、外钢管，内、外钢管之间连接有钢板，悬臂构件的纵向杆穿过外钢管且与内钢管固定连接。

9.如权利要求1所述的MTMD减震装置的安装方法，其特征在于，其步骤如下：

第一，将支座（7）以及轨道固定到结构物上；

第二，按照设计要求，在支座上安装逐个安装TMD减震单元；其中，单个TMD减震单元的安装如下：将悬臂构件的纵向杆安装到支座上，然后将重量块安装到纵向杆上，然后在纵向杆的端部固定安装连接杆；然后通过伸缩构件调整活动平台的位置，使得活动平台的位置与重量块的位置对应，再将粘滞阻尼器与重量块和活动平台连接；

第三，通过调整伸缩构件，来调整各个TMD减震单元重量块的位置。