CN108457174A - 具有阻尼减振系统的桥梁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有阻尼减振系统的桥梁，包括桥梁本体、桥墩及设在桥梁本体与桥墩之间的阻尼减振系统，阻尼减振系统包括上座板和下座板；所述上座板的下表面两侧均通过铰接件铰接有缓冲杆，缓冲杆的下端焊接有缓冲球，所述下座板的上端两侧对应缓冲球的位置均固定连接有缓冲座，所述缓冲座的上端设有半圆形凹槽，所述缓冲球置入半圆形凹槽且缓冲球与半圆形凹槽之间设有若干压簧；所述上座板与下座板之间还设有阻尼装置，所述阻尼装置包括磁流变扭转减振器和用于将振动产生的直线运动转换为旋转运动以使磁流变扭转减振器对振动进行抑制的运动转换机构；本发明能够有效减轻桥梁的振动，避免外力对桥梁造成损害，提高桥梁的安全性和使用寿命。

Description

具有阻尼减振系统的桥梁

技术领域

本发明涉及土木工程领域，特别涉及一种具有阻尼减振系统的桥梁。

背景技术

在现今的建筑领域中，特别是道路建筑领域中，桥梁建设是重中之重。桥梁在外部振动的作用下会引起自身的振动，这种振动经常会导致桥梁结构上的损伤，久而久之，这种损伤会直接影响桥梁的安全性和使用寿命。由于桥梁自身结构的问题，很难在桥梁的材质上降低振动幅度，为了解决这个技术问题，只能在桥梁连接处设置减振支座来达到减轻振动的效果。现有的具有阻尼减振系统的桥梁一般为在桥体和桥墩之间安装的橡胶块和弹簧，减振效果差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有阻尼减振系统的桥梁，能够有效减轻桥梁的振动，避免外力对桥梁造成损害，提高桥梁的安全性和使用寿命。

本发明的具有阻尼减振系统的桥梁，包括桥梁本体、桥墩及设在桥梁本体与桥墩之间的阻尼减振系统，所述阻尼减振系统包括上下对应设置的上座板和下座板；

所述上座板底部中央设有上缓冲座，所述上缓冲座的底部为凸面；所述下座板顶部中央设有下缓冲座，所述下缓冲座的顶部为与上缓冲座底部的凸面相配合的凹面，凸面与凹面之间设有缓冲垫；

所述上座板与下座板之间且位于缓冲座的两侧对称设有减振弹簧及阻尼装置，所述阻尼装置设在减振弹簧外侧；

所述阻尼装置包括磁流变扭转减振器和用于将振动产生的直线运动转换为旋转运动以使磁流变扭转减振器对振动进行抑制的运动转换机构；所述运动转换机构包括用于承受振动载荷的齿条和用于将齿条直线运动转变为旋转运动的齿轮，所述齿条的上端竖直固定在上座板下表面、下端与设在下座板的导向座配合，所述齿轮固定连接于所述磁流变扭转减振器的转轴并同步转动。

进一步，在所述上缓冲座两侧的上座板底部对称设有两上凸块，在所述下缓冲座两侧的下座板定部对称设有两下凸块，两上凸块与两下凸块一一对应设置，所述减振弹簧的上端套设在上凸块上、下端套设在下凸块上。

进一步，所述磁流变扭转减振器包括减振器缸体和设在减振器缸体内的定子及内筒，所述定子与减振器缸体固定连接，并且定子的外圆上设有电磁线圈；所述转轴与内筒固定连接并配合形成磁流变扭转减振器的转子组件；所述转轴同轴穿过定子的内孔，且转轴位于内孔的部分设有用于螺旋推动减振器缸体内磁流变液的螺旋条；所述内筒套在定子外，定子的内孔、定子与内筒之间以及内筒与减振器缸体之间设有相连通的间隙，磁流变液填充在间隙中并可在螺旋条的推动下流动。

进一步，所述减振器缸体包括外筒及分别固定在外筒两侧的左端盖和右端盖，所述定子的左端面与左端盖固定连接，且定子的左端面设有用于供定子与内筒之间的磁流变液进入定子内孔的通道槽。

进一步，所述转轴的两端分别从左端盖、右端盖穿出并均与齿轮固定连接，两齿轮与两齿条分别配合传动。

进一步，所述内筒的右端面设有用于供转轴穿过的轴孔，且内筒的右端面设有用于供内筒与外筒之间的磁流变液进入内筒中的流通孔。

进一步，用于产生控制磁流变体的磁场为由所述电磁线圈和永磁体组成的复合磁性结构；所述永磁体为环形永磁体，所述定子沿径向由内向外依次设有用于安装永磁体的第一环槽及用于安装电磁线圈的第二环槽。

进一步，所述内筒的圆筒体为由采用导磁材料制成的第一环形筒及采用不导磁材料制成的第二环形筒连接而成，且所述第二环形筒正对电磁线圈设置。

本发明的有益效果：

本发明的具有阻尼减振系统的桥梁，当桥梁承受重大压力引起振动的时候，通过上缓冲座底部的凸面与下缓冲座顶部的凹面相互配合，能过使桥梁在一定程度上往一侧偏转，设在偏转侧的上座板与下座板之间的减振弹簧及磁流变扭转减振器受压缩形成阻尼，起到缓冲振动的效果，外力消失后受压缩的减振弹簧伸长，重新使上座板回复原位；同时，磁流变扭转减振器与运动转换机构相配合，可以将往复的振动冲击转化为平稳的旋转运动，实现全过程平稳减振；因此，本发明能够有效减轻桥梁的振动，避免外力对桥梁造成损害，提高桥梁的安全性和使用寿命。

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为本发明的结构示意图；

图2为本发明的阻尼装置的结构示意图。

具体实施方式

如图所示：本实施例的具有阻尼减振系统的桥梁，包括桥梁本体8、桥墩9 及设在桥梁本体8与桥墩9之间的阻尼减振系统，所述阻尼减振系统；包括上下对应设置的上座板101和下座板102；使用时，上座板101可桥梁本体相连，下座板102与桥墩相连。

所述上座板101底部中央设有上缓冲座201，所述上缓冲座201的底部为凸面；所述下座板102顶部中央设有下缓冲座202，所述下缓冲座202的顶部为与上缓冲座201底部的凸面相配合的凹面，凸面与凹面之间设有缓冲垫203；所述上座板101与下座板102之间且位于缓冲座的两侧对称设有减振弹簧204及阻尼装置，所述阻尼装置设在减振弹簧204外侧；当桥梁承受重大压力引起振动的时候，通过上缓冲座201底部的凸面与下缓冲座202顶部的凹面相互配合，能过使桥梁在一定程度上往一侧偏转，设在偏转侧的上座板101与下座板102之间的减振弹簧204受压缩形成阻尼，起到缓冲振动的效果，外力消失后受压缩的减振弹簧204伸长，重新使上座板101回复原位。

所述上座板101与下座板102之间还设有阻尼装置，所述阻尼装置包括磁流变扭转减振器3和用于将振动产生的直线运动转换为旋转运动以使磁流变扭转减振器3对振动进行抑制的运动转换机构；所述运动转换机构包括用于承受振动载荷的齿条401和用于将齿条401直线运动转变为旋转运动的齿轮402，所述齿条401的上端竖直固定在上座板101下表面、下端与设在下座板102的导向座403配合，所述齿轮402固定连接于所述磁流变扭转减振器3的转轴31并同步转动；转轴31即为磁流变扭转减振器3的转动部分，其转动使得磁流变液以流动、剪切或者混合的模式进行阻尼减振；齿条401与齿轮402啮合传动；齿条401宽度大于齿轮402的宽度；导向座引导齿条401垂直运动；磁流变扭转减振器3与运动转换机构相配合，可以将往复的振动冲击转化为平稳的旋转运动，实现全过程平稳减振。

本实施例中，在所述上缓冲座201两侧的上座板101底部对称设有两上凸块205，在所述下缓冲座202两侧的下座板102定部对称设有两下凸块206，两上凸块与两下凸块一一对应设置，所述减振弹簧204的上端套设在上凸块上、下端套设在下凸块上。

本实施例中，所述磁流变扭转减振器3包括减振器缸体和设在减振器缸体内的定子301及内筒302，所述定子301与减振器缸体固定连接，并且定子301 的外圆上设有电磁线圈303；所述转轴31与内筒302固定连接并配合形成磁流变扭转减振器3的转子组件；所述转轴31同轴穿过定子301的内孔301a，且转轴31位于内孔的部分设有用于螺旋推动减振器缸体内磁流变液的螺旋条305；所述内筒302套在定子301外，定子301的内孔301a、定子301与内筒302之间以及内筒302与减振器缸体之间设有相连通的间隙304，磁流变液填充在间隙304中并可在螺旋条305的推动下流动；减振器缸体可固定在底板102上；螺旋条305使得转轴31形成螺旋轴结构，具有螺旋输送的功能；螺旋条305上可顺着螺旋方向开槽，在槽中填充树脂形成树脂密封带，使螺旋条305与定子301 内孔的孔壁之间密封；通过转轴31的螺旋条305推动磁流变液做循环流动，充分利用了磁流变液的流动和剪切工作模式，产生的阻尼力大，可以在等体积条件下实现较大扭矩的传递，可调范围宽。

本实施例中，所述减振器缸体包括外筒307及分别固定在外筒307两侧的左端盖308和右端盖309，所述定子301的左端面与左端盖308固定连接，且定子301的左端面设有用于供定子301与内筒302之间的磁流变液进入定子301 内孔的通道槽(图中未示出)；转轴31与端盖之间可设置角接触轴承及密封圈；通过通道槽，定子301与内筒302之间的磁流变液可进入定子301内孔，从而实现在装置作用时磁流变液始终在内孔中保持流动状态；此外，所述内筒302 的右端面设有用于供转轴31穿过的轴孔，轴孔与转轴31之间通过紧固螺栓向相连；且内筒302的右端面设有用于供内筒302与外筒307之间的磁流变液进入内筒302中的流通孔，由此使得内筒302与外筒307之间的磁流变液也可流动，使得处于减振器缸体内的磁流变液得以充分循环流动，有效避免了磁流变液沉降而带来的性能下降问题，使得装置运行的可靠性得到了保障；流通孔可为周向均匀设置的六个或者其它合理个数。

本实施例中，所述转轴31的两端分别从左端盖308、右端盖309穿出并均与齿轮402固定连接，两齿轮402与两齿条401分别配合传动，以提高动力传递的平稳性和及时性。

本实施例中，用于产生控制磁流变体的磁场为由所述电磁线圈303和永磁体310组成的复合磁性结构；通过改变电磁线圈303的通电电流大小和通电电流方向可改变线圈磁场与永磁磁场的叠加方式及叠加幅值，可实现装置在外载荷作用下在更大范围内的变阻尼运动功能；同时永磁体310还可以起到失效保护的作用，即装置断电时，依然能够提供一定的阻尼力；所述永磁体310为环形永磁体310，所述定子301沿径向由内向外依次设有用于安装永磁体310的第一环槽及用于安装电磁线圈303的第二环槽，便于磁性部件的安装和更换；其中，第一环槽与第二环槽相通，电磁线圈303部分缠绕在永磁体310上；第一环槽可包括若干个周向均匀设置且径向截面为梯形或方向的单元槽，永磁体310 由若干个独立的永磁体310单元置于单元槽中形成环形结构。

本实施例中，所述内筒302的圆筒体为由采用导磁材料制成的第一环形筒 302a及采用不导磁材料制成的第二环形筒302b连接而成，且所述第二环形筒 302b正对电磁线圈303设置；内筒302采用多段不同材料焊接而成，有效改变了装置工作中电磁线圈303产生的磁场的磁路，从而增大了磁流变液的有效区域，即增大装置产生的阻尼力(力矩)值；优选地，所述第一环形筒302a采用 45#钢制成，所述第二环形筒302b采用304不锈钢制成，所述第一环形筒302a 与第二环形筒302b通过焊接方式相连。

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 (8)

1.一种具有阻尼减振系统的桥梁，其特征在于：包括桥梁本体、桥墩及设在桥梁本体与桥墩之间的阻尼减振系统，所述阻尼减振系统包括上下对应设置的上座板和下座板；

所述上座板底部中央设有上缓冲座，所述上缓冲座的底部为凸面；所述下座板顶部中央设有下缓冲座，所述下缓冲座的顶部为与上缓冲座底部的凸面相配合的凹面，凸面与凹面之间设有缓冲垫；

所述上座板与下座板之间且位于缓冲座的两侧对称设有减振弹簧及阻尼装置，所述阻尼装置设在减振弹簧外侧；

所述阻尼装置包括磁流变扭转减振器和用于将振动产生的直线运动转换为旋转运动以使磁流变扭转减振器对振动进行抑制的运动转换机构；所述运动转换机构包括用于承受振动载荷的齿条和用于将齿条直线运动转变为旋转运动的齿轮，所述齿条的上端竖直固定在上座板下表面、下端与设在下座板的导向座配合，所述齿轮固定连接于所述磁流变扭转减振器的转轴并同步转动。

2.根据权利要求1所述的具有阻尼减振系统的桥梁，其特征在于：在所述上缓冲座两侧的上座板底部对称设有两上凸块，在所述下缓冲座两侧的下座板定部对称设有两下凸块，两上凸块与两下凸块一一对应设置，所述减振弹簧的上端套设在上凸块上、下端套设在下凸块上。

3.根据权利要求2所述的具有阻尼减振系统的桥梁，其特征在于：所述磁流变扭转减振器包括减振器缸体和设在减振器缸体内的定子及内筒，所述定子与减振器缸体固定连接，并且定子的外圆上设有电磁线圈；所述转轴与内筒固定连接并配合形成磁流变扭转减振器的转子组件；所述转轴同轴穿过定子的内孔，且转轴位于内孔的部分设有用于螺旋推动减振器缸体内磁流变液的螺旋条；所述内筒套在定子外，定子的内孔、定子与内筒之间以及内筒与减振器缸体之间设有相连通的间隙，磁流变液填充在间隙中并可在螺旋条的推动下流动。

4.根据权利要求3所述的具有阻尼减振系统的桥梁，其特征在于：所述减振器缸体包括外筒及分别固定在外筒两侧的左端盖和右端盖，所述定子的左端面与左端盖固定连接，且定子的左端面设有用于供定子与内筒之间的磁流变液进入定子内孔的通道槽。

5.根据权利要求4所述的具有阻尼减振系统的桥梁，其特征在于：所述转轴的两端分别从左端盖、右端盖穿出并均与齿轮固定连接，两齿轮与两齿条分别配合传动。

6.根据权利要求5所述的具有阻尼减振系统的桥梁，其特征在于：所述内筒的右端面设有用于供转轴穿过的轴孔，且内筒的右端面设有用于供内筒与外筒之间的磁流变液进入内筒中的流通孔。

7.根据权利要求6所述的具有阻尼减振系统的桥梁，其特征在于：用于产生控制磁流变体的磁场为由所述电磁线圈和永磁体组成的复合磁性结构；所述永磁体为环形永磁体，所述定子沿径向由内向外依次设有用于安装永磁体的第一环槽及用于安装电磁线圈的第二环槽。

8.根据权利要求7所述的具有阻尼减振系统的桥梁，其特征在于：所述内筒的圆筒体为由采用导磁材料制成的第一环形筒及采用不导磁材料制成的第二环形筒连接而成，且所述第二环形筒正对电磁线圈设置。