CN109137719B - 一种适用于桥梁振动的混合阻尼隔振器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于桥梁振动的混合阻尼隔振器，属于桥梁隔振领域。它包括混凝土容器、装设于混凝土容器内部的分级阻尼层、装设于分级阻尼层上的承载模块、连接承载模块与混凝土容器底部的金属螺旋弹簧；分级阻尼层自上而下包括阻尼层A、阻尼层B和阻尼层C；阻尼层A内部充满金属球粒子A，阻尼层B内部充满金属球粒子B，阻尼层C内部充满金属球粒子C；阻尼层A、阻尼层B和阻尼层C的厚度比接近于2:3:5；金属球粒子A与金属球粒子B、金属球粒子C的直径之比为4:2:1。本发明是一种采用分级阻尼层内部粒子相对运动提高阻尼力、金属螺旋弹簧复位的抗冲击抗振动、适用于桥梁振动的混合阻尼隔振器。

Description

一种适用于桥梁振动的混合阻尼隔振器

技术领域

本发明主要涉及桥梁隔振领域，特指一种适用于桥梁振动的混合阻尼隔振器。

背景技术

桥梁是现代城市化建设中的重要基础设施，具有极强的社会公共性，应当具有较强的抗震性能。桥梁设计中的隔振通常是使桥梁在水平方向上得到柔性支撑，在铅垂方向上安装阻尼器，目前我国的桥梁阻尼器比较落后，难以实现大型冲击的快速恢复。因此，设计一种适用于桥梁隔振的混合阻尼隔振器具有重要的指导价值。

发明内容

本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种采用分级阻尼层内部粒子相对运动提高阻尼力、金属螺旋弹簧复位的抗冲击抗振动、适用于桥梁振动的混合阻尼隔振器。

为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种适用于桥梁振动的混合阻尼隔振器，它包括混凝土容器、装设于所述混凝土容器内部的分级阻尼层、装设于所述分级阻尼层上的承载模块、连接所述承载模块与所述混凝土容器底部的金属螺旋弹簧。

所述分级阻尼层自上而下包括阻尼层A、阻尼层B和阻尼层C；所述阻尼层A内部充满金属球粒子A，所述阻尼层B内部充满金属球粒子B，所述阻尼层C内部充满金属球粒子C。

所述阻尼层A、阻尼层B和阻尼层C的厚度比为2:3:5；所述金属球粒子A与所述金属球粒子B、金属球粒子C的直径之比为4:2:1。

所述金属螺旋弹簧为抗压螺旋弹簧，其零变形时的长度等于所述分级阻尼层的厚度；所述金属球粒子A、所述金属球粒子B、与所述金属球粒子C均为弹性模量不小于200GPa材料制作而成的实心球体，所述球体的表面经过耐腐蚀处理。

所述承载模块包括承载柱，分别装设于所述承载柱上、下两端的承载平台和阻尼平台，所述阻尼平台的四周装设有可沿所述混凝土容器内部自由滚动的滚珠，所述滚珠弹性模量不小于200GPa。

所述金属螺旋弹簧至少为四组，且关于所述承载柱的轴线轴对称安装。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本发明的一种适用于桥梁振动的混合阻尼隔振器通过分级阻尼层内部的金属球粒子的相对上下运动提供大型阻尼力，金属螺旋弹簧复位恢复分级阻尼层内金属球粒子分层；金属球粒子的表面经过耐腐蚀处理后，使用寿命更长。由此可知，本发明是一种采用分级阻尼层内部粒子相对运动提高阻尼力、金属螺旋弹簧复位的抗冲击抗振动、适用于桥梁振动的混合阻尼隔振器。

附图说明

图1是本发明的一种适用于桥梁振动的混合阻尼隔振器的结构原理示意图。

图中，1—混凝土容器；21—承载柱；22—承载平台；23—阻尼平台；24—滚珠；31—阻尼层A；32—阻尼层B；33—阻尼层C；311—金属球粒子A；321—金属球粒子B；331—金属球粒子C；4—金属螺旋弹簧。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明的一种适用于桥梁振动的混合阻尼隔振器，它包括混凝土容器1、装设于混凝土容器1内部的分级阻尼层、装设于分级阻尼层上的承载模块、连接承载模块与混凝土容器1底部的金属螺旋弹簧4。

参见图1所示，分级阻尼层自上而下包括阻尼层A31、阻尼层B32和阻尼层C33；阻尼层A31内部充满金属球粒子A311，阻尼层B32内部充满金属球粒子B321，阻尼层C33内部充满金属球粒子C331。

参见图1所示，阻尼层A31、阻尼层B32和阻尼层C33的厚度比为2:3:5；金属球粒子A311与金属球粒子B321、金属球粒子C331的直径之比为4:2:1。

参见图1所示，金属螺旋弹簧4为抗压螺旋弹簧，其零变形时的长度等于分级阻尼层的厚度；金属球粒子A311、金属球粒子B321、与金属球粒子C331均为弹性模量不小于200GPa材料制作而成的实心球体，球体的表面经过耐腐蚀处理。

参见图1所示，承载模块包括承载柱21，分别装设于承载柱21上、下两端的承载平台22和阻尼平台23，阻尼平台23的四周装设有可沿混凝土容器1内部自由滚动的滚珠24，滚珠弹性模量不小于200GPa。

参见图1所示，金属螺旋弹簧4至少为四组，且关于承载柱21的轴线轴对称安装。

工作原理：当承载平台22受到向下的振动或冲击力时，阻尼平台23的滚珠24相对于混凝土容器1向下运动，由于金属球粒子A311与金属球粒子B321、金属球粒子C331的直径之比为4:2:1，从而使得直径较大的金属球粒子向下运动陷入到直径较小的金属球粒子层内，此相对运动提供了极大的阻尼力；金属螺旋弹簧4尽管会发生一定的变形，但相对于分级阻尼层的阻尼力而言可以忽略，即桥梁的振动能量几乎完全耗散于分层阻尼层；当阻尼平台23在振动力的作用下停止于初始平衡位置之下，此时金属螺旋弹簧4储存的弹性能缓慢释放，从而使得直径较小的金属球粒子沿直径较大的金属球粒子间隙内向下下沉，最终恢复到初始状态下的分级阻尼层结构。数值模拟实验表明，阻尼层A31、阻尼层B32和阻尼层C33的厚度比为2:3:5时分级阻尼层结构在金属螺旋弹簧4作用下恢复速度最快。

Claims (1)

1.一种适用于桥梁振动的混合阻尼隔振器，其特征在于：它包括混凝土容器(1)、装设于所述混凝土容器(1)内部的分级阻尼层、装设于所述分级阻尼层上的承载模块、连接所述承载模块与所述混凝土容器(1)底部的金属螺旋弹簧(4)；

所述分级阻尼层自上而下包括阻尼层A(31)、阻尼层B(32)和阻尼层C(33)；所述阻尼层A(31)内部充满金属球粒子A(311)，所述阻尼层B(32)内部充满金属球粒子B(321)，所述阻尼层C(33)内部充满金属球粒子C(331)；

所述阻尼层A(31)、阻尼层B(32)和阻尼层C(33)的厚度比为2:3:5；所述金属球粒子A(311)与所述金属球粒子B(321)、金属球粒子C(331)的直径之比为4:2:1；

所述金属螺旋弹簧(4)为抗压螺旋弹簧，其零变形时的长度等于所述分级阻尼层的厚度；所述金属球粒子A(311)、所述金属球粒子B(321)、与所述金属球粒子C(331)均为弹性模量不小于200GPa材料制作而成的实心球体，所述球体的表面经过耐腐蚀处理；

所述承载模块包括承载柱(21)，分别装设于所述承载柱(21)上、下两端的承载平台(22)和阻尼平台(23)，所述阻尼平台(23)的四周装设有可沿所述混凝土容器(1)内部自由滚动的滚珠(24)，所述滚珠弹性模量不小于200GPa；

所述金属螺旋弹簧(4)至少为四组，且关于所述承载柱(21)的轴线轴对称安装。

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