CN107700694A - 土木工程减震装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土木工程减震装置，旨在解决现有减震装置的减震体系单一，减震效果差的技术问题。该减震装置包括上卡座、下卡座和减震组件，减震组件件自上而下依次包括支撑台、顶杆和液压缸，顶杆的下端通过一级活塞与一级液压缸连接；一级液压缸作为二级顶杆设于二级液压缸内，且一级液压缸与二级液压缸的二级活塞连接；一级活塞与一级液压缸之间连接有若干根一级弹簧；二级活塞与二级液压缸之间连接有若干根二级弹簧；二级活塞的中心设有连通二级液压缸的阻尼孔，一级液压缸和二级液压缸之间通过输油管路连接。本发明设有多重缓冲体系，能够明显地增强缓冲效果，充分有效地吸收和消耗地震能量，保证工程建筑之间的安全性。

Description

土木工程减震装置

技术领域

本发明涉及一种减震装置，具体涉及的是一种土木工程减震装置。

背景技术

地震是人类社会无法避免的一种自然灾害之一，地震造成的人员伤亡和经济损失达 90％，甚至更多的源于建筑物倒塌所致。因此世界各国都在致力于做好建筑工程抗震减灾工作， 致力于提高建筑工程的抗震设防水平，提高建筑工程的抗震能力。然而，由于地震的随机性和突发性，使得人们对地震难以准确预测。

传统结构抗震设计方法是依靠增加结构自身的强度、变形能力来抗震的，此时，容许很大的地震能量从地面传递给结构。而抗震设计主要考虑的问题是如何为结构提供抵抗这种地震作用的能力。尽管通过适当选择塑性铰的位置和仔细设计构件的细部构造可以确保结构的整体性和防止倒塌的发生，但结构构件的损伤是不可避免的，因此，急需设计一种能够将地震产生的能量尽量充分吸收和消耗的减震结构，从而确保结构本身的安全。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种土木工程减震装置，该装置中设有多个缓冲减震体系，能够充分有效地吸收和消耗地震能量，增强缓冲效果，提高工程建筑的安全系数。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种土木工程减震装置，包括上下对称设置的上卡座、下卡座，以及安装于上卡座和下卡座之间的减震组件；所述减震组件自上而下依次包括支撑台、顶杆和液压缸，所述支撑台的上、下端两分别连接有上卡座和所述顶杆；

所述液压缸包括一级液压缸、二级液压缸、设于对应液压缸内的一级活塞和二级活塞，以及位于活塞与液压缸之间的液压油；所述一级活塞与所述顶杆与固定连接；所述一级液压缸通过设于所述二级液压缸内的二级活塞与所述二级液压缸连接，连接处设有用以连通一级液压缸和二级液压缸的通孔，所述二级液压缸的下端与所述下卡座固定连接；

所述一级活塞与所述一级液压缸之间连接有一级弹簧，所述二级活塞与所述二级液压缸之间连接有二级弹簧；所述一级液压缸的侧壁开设有第一输油孔，二级液压缸的侧壁开设有第二输油孔，所述第一输油孔和第二输油孔通过输油管路连通，所述输油管路上设有抽油泵。

优选的，所述支撑台和上卡座之间固定有弹性缓冲组件，所述弹性缓冲组件包括缓冲单元和固定于所述支撑台上的竖向螺栓，所述缓冲单元包括卡套、压缩弹簧，以及套设于卡套内且与卡套配合滑动的卡柱，所述卡柱的上端与所述上卡座固定连接，所述卡套的下端与所述支撑台固定连接，所述卡柱和卡套上套接所述压缩弹簧；所述上卡座上开设有与所述竖向螺栓配合的螺孔，所述竖向螺栓上端固定有螺母。

进一步优选的，所述缓冲单元位于所述支撑台的中间，所述竖向螺栓围绕所述缓冲单元周向分布。

更进一步优选的，所述缓冲单元的数量为3～6个，所述竖向螺栓的数量为6～8根。

优选的，所述一级活塞下方的一级液压缸内充满液压油；位于所述二级活塞下方的二级液压缸的空间内填充有占该空间3/5体积的液压油。

优选的，所述一级弹簧之间以及所述二级弹簧之间分别固定有横向连接索。

进一步优选的，所述横向连接索为钢丝绳。

优选的，所述上卡座和下卡座的中部均设有凸起，所述凸起上均设有缓冲垫。

优选的，所述输油管路上设有液压油单向流通调节阀，所述输油管路为挠性输油管路。

优选的，所述通孔由阻尼孔和出油孔连通而成，所述阻尼孔位于二级活塞的中心部位，所述出油孔开设于与所述阻尼孔对应位置处的一级液压缸的底部。

进一步优选的，所述液压油单向流通调节阀的流向为由所述二级液压缸流向所述一级液压缸。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

1. 本发明的减震装置通过上卡座、下卡座安装于建筑基础部分和建筑上部结构之间，当地震发生时，通过弹性缓冲组件、一级液压缓冲系统以及二级缓冲系统依次对地震能量进行吸收和消耗，具有较好的缓冲效果，减轻了震动，保证了土木建筑工程的安全，尤其是填充于液压缸内的液压油能够很好的吸收地震横波产生的能量，有效地避免了地震横波作用对工程建筑所造成的横向移位裂损；液压缸内设有活塞和弹簧，可有效的消散地震纵波产生的能量，从而减轻建筑物在地震纵波的影响下而产生的震动，维持建筑物的稳定。

2.本发明中液压油在一级液压缸和二级液压缸之间可以循环利用，降低能源消耗，节约成本；该装置还可以通过调节液压油的流量控制液压缸内的油压，调节缓冲体系缓冲作用的强度。

3. 本发明在上卡座和支撑台之间还设有用以缓冲地震纵波的弹性缓冲组件，并且，卡柱与卡套配合滑动，既能够有效地吸收地震纵波产生的能量，又能及时的防止弹性缓冲组件在弹性运动过程中受地震横波的影响发生扭动，维持了本发明减震装置整体的稳定性。

4. 本发明中弹性缓冲组件中竖向螺栓的设置，可有效避免弹性缓冲组件中压缩弹簧在反弹时弹力过大，迫使上卡座与该减震装置脱离，破坏该减震装置，进一步提高了本发明减震装置的安全系数和使用寿命。

5. 本发明中设有多个缓冲体系，克服了现有减震装置中缓冲体系过于单一的技术问题，且本发明结构简单，设计合理，能够在相同的缓冲区间内减少缓冲作用的时间，缓冲效果明显，吸收消耗能量的能力强。

附图说明

图1为本发明减震装置的结构示意图；

图2为本发明减震装置另外一种实施方式的结构示意图；

图中，1. 缓冲垫，2. 卡柱，3. 卡套，4. 竖向螺栓，5. 螺母，6. 螺孔，7. 第一输油孔，8. 上卡座，9. 压缩弹簧，10. 支撑台，11. 顶杆，12. 一级活塞，13. 一级液压缸，14. 液压油，15. 一级弹簧，16. 二级活塞，17. 阻尼孔，18. 二级液压缸，19. 二级弹簧，20. 下卡座，21. 抽油泵，22. 单向流通调节阀，23.输油管路，24. 第二输油孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1

如图1所示的土木工程减震装置，包括上下对称设置的上卡座8、下卡座20，以及安装于上卡座8和下卡座20之间的减震组件，该减震组件自上而下依次设有支撑台10、顶杆11和液压缸，支撑台10上端与上卡座8连接，支撑台10下端与顶杆11上端固定连接。

其中，液压缸包括一级液压缸13、二级液压缸18，以及设于对应液压缸内的一级活塞12和二级活塞16；一级液压缸13通过一级活塞12固定连接于顶杆11的下端，位于一级活塞12下方的一级液压缸13内充满有液压油14；一级液压缸13作为二级顶杆安装于二级液压缸18内，一级液压缸13的下端与二级活塞16固定连接，位于二级活塞16下方的二级液压缸18的空间内填充有占该空间3/5体积的液压油14，二级液压缸18的下端与下卡座20固定连接。

为了方便液压油14顺利的由一级液压缸13流入二级液压缸18，进一步的吸收地震作用产生的能量，一级液压缸13与二级液压缸18之间通过通孔连通。其中，通孔由阻尼孔17和出油孔连通而成，阻尼孔17位于二级活塞16的中心部位，出油孔开设于与阻尼孔17对应位置处的一级液压缸13的底部。

为了合理的利用液压油14，在一级液压缸13和二级液压缸18之间设置有促进液压油14循环利用的输油管路23（本事实例中为挠性输油管路），该输油管路23的两端分别与开设于一级液压缸13侧壁上的第一输油孔7以及与第一输油孔7同侧且开设于二级液压缸18侧壁的第二输油孔24连通，共同完成液压油14的回路流通，并由抽油泵21提供动力，该抽油泵21位于靠近一级液压缸13一端的输油管路23上。

为了调节液压油14的流量，以便更好的根据需要对地震能量进行消耗和分散，输油管路23上安装有控制液压油14从二级液压缸18流向一级液压缸13的单向流通调节阀22。

本实施例中，一级活塞12与一级液压缸13底部之间连接有若干根一级弹簧15，二级活塞16与二级液压缸18底部之间连接有若干根二级弹簧19，以增强液压缸对地震纵波的缓冲作用。

为了防止减震装置在地震横波的作用下，发生大幅度的水平位移，在一级液压缸13与一级弹簧15之间、二级液压缸18与二级弹簧19之间分别固定有多根横向连接索，该连接索为钢丝绳，并通过焊接的方式与一级弹簧15、二级弹簧19连接，进一步提高本发明减震装置的稳定性。

为了进一步的提高该减震装置的缓冲效果，在与需要进行减震的构件进行连接时，上卡座8和下卡座20的中部分别设有凸起，该凸起上均设有缓冲垫1。

实施例2

如图2所示，一种土木工程减震装置，与实施例1的不同之处在于，上卡座8与支撑台10之间固定有弹性缓冲组件，其余皆与实施例1相同。

其中，弹性缓冲组件包括缓冲单元和固定于支撑台10上的竖向螺栓4，缓冲单元包括卡套3、压缩弹簧9，以及套设于卡套3内的卡柱2，卡柱2的上端与上卡座8固定连接，卡套3的下端与支撑台10固定连接，卡柱2和卡套3上套接有压缩弹簧9；上卡座8上开设有与竖向螺栓4一一对应的螺孔6，穿过螺孔6的竖向螺栓4的上端固定有螺母，用以控制上卡座8被弹性缓冲组件向上反弹的最大位移，保护该减震装置免于受到弹性缓冲组件反弹时的破坏，进而保证该减震装置的安全性、稳定性，以及使用的长久性。

本实施例中，竖向螺栓4的数量为8根，围绕缓冲单元周向分布，进一步实现该减震装置的平稳性。

为了保证卡柱2在压缩弹簧9的作用下既能够在卡套3内顺利的往返移动，又能有效地防止缓冲单元在缓冲的过程中因地震横波的影响发生扭动，卡柱2位于卡套3内，且与卡套3配合滑动，缓冲单元的数量为6个，均匀固定于上卡座8凸起的正下方。

上述土木工程减震装置的使用方法及原理如下：

1）将该减震装置连接于需要减震应用的第一结构件和第二结构件之间，其中将上卡座与第一结构件连接，将下卡座与第二结构件连接；

2）当地震突发灾害到来时，在第一结构件和第二结构件之间会产生纵向和横向的相对位置移动，所产生的振动能量通过上卡座8的弹性缓冲组件传递给支撑台10，并由弹性缓冲组件吸收一部分地震能量；

3）剩余部分的地震能量通过支撑台10继续向下传递给由顶杆11、一级液压缸13以及一级弹簧15所构成的一级液压缓冲系统，一级液压缓冲系统对剩余的地震能量进行进一步的吸收；

4）经过一级液压缓冲系统对剩余地震能量进一步吸收后，残余的地震能量经由一级液压缸13传递给由二级液压缸18和二级弹簧19所构成的二级液压缓冲系统，予以最终的吸收；

5）在整个土木工程减震装置对地震能量吸收时的压缩过程中，一级液压缸13中的部分液压油14在压力作用下通过通孔流入二级液压缸18内，该过程也起到了阻尼减震的作用。地震结束后，在一级弹簧15和二级弹簧19恢复力的作用下，土木工程减震装置恢复到原来长度，在抽油泵21的抽吸作用下，使从一级液压缸13流向二级液压缸18的相同体积的液压油14从二级液压缸18内抽进一级液压缸13内，以备下次缓冲。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (10)

1.一种土木工程减震装置，其特征在于，包括上下对称设置的上卡座、下卡座，以及安装于上卡座和下卡座之间的减震组件；所述减震组件自上而下依次包括支撑台、顶杆和液压缸，所述支撑台的上、下端两分别连接有上卡座和所述顶杆；

所述液压缸包括一级液压缸、二级液压缸、设于对应液压缸内的一级活塞和二级活塞，以及位于活塞与液压缸之间的液压油；所述一级活塞与所述顶杆与固定连接；所述一级液压缸通过设于所述二级液压缸内的二级活塞与所述二级液压缸连接，连接处设有用以连通一级液压缸和二级液压缸的通孔，所述二级液压缸的下端与所述下卡座固定连接；

所述一级活塞与所述一级液压缸之间连接有一级弹簧，所述二级活塞与所述二级液压缸之间连接有二级弹簧；所述一级液压缸的侧壁开设有第一输油孔，二级液压缸的侧壁开设有第二输油孔，所述第一输油孔和第二输油孔通过输油管路连通，所述输油管路上设有抽油泵。

2.根据权利要求1所述的土木工程减震装置，其特征在于，所述支撑台和上卡座之间固定有弹性缓冲组件，所述弹性缓冲组件包括缓冲单元和固定于所述支撑台上的竖向螺栓，所述缓冲单元包括卡套、压缩弹簧，以及套设于卡套内且与卡套配合滑动的卡柱，所述卡柱的上端与所述上卡座固定连接，所述卡套的下端与所述支撑台固定连接，所述卡柱和卡套上套接所述压缩弹簧；所述上卡座上开设有与所述竖向螺栓配合的螺孔，所述竖向螺栓上端固定有螺母。

3.根据权利要求2所述的土木工程减震装置，其特征在于，所述缓冲单元位于所述支撑台的中间，所述竖向螺栓围绕所述缓冲单元周向分布。

4.根据权利要求2或3所述的土木工程减震装置，其特征在于，所述缓冲单元的数量为3～6个，所述竖向螺栓的数量为6～8根。

5.根据权利要求1所述的土木工程减震装置，其特征在于，所述一级活塞下方的一级液压缸内充满液压油；位于所述二级活塞下方的二级液压缸的空间内填充有占该空间3/5体积的液压油。

6.根据权利要求1所述的土木工程减震装置，其特征在于，所述一级弹簧之间以及所述二级弹簧之间分别固定有横向连接索。

7.根据权利要求6所述的土木工程减震装置，其特征在于，所述横向连接索为钢丝绳。

8.根据权利要求1所述的土木工程减震装置，其特征在于，所述上卡座和下卡座的中部均设有凸起，所述凸起上均设有缓冲垫。

9.根据权利要求1所述的土木工程减震装置，其特征在于，所述输油管路上设有液压油单向流通调节阀，所述输油管路为挠性输油管路。

10.根据权利要求1所述的土木工程减震装置，其特征在于，所述通孔由阻尼孔和出油孔连通而成，所述阻尼孔位于二级活塞的中心部位，所述出油孔开设于与所述阻尼孔对应位置处的一级液压缸的底部。