CN109722983B - 粘滞阻尼器及桥梁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粘滞阻尼器及桥梁。粘滞阻尼器，包括：缸体，缸体设有容纳腔；活塞，活塞设置于容纳腔中，活塞设有内腔；活塞杆，活塞杆的活动端伸进内腔中；及弹性组件，弹性组件设置于内腔中，且弹性组件包括第一弹性件，第一弹性件设置于活动端与内腔的腔壁之间。桥梁包括如上的粘滞阻尼器。上述的粘滞阻尼器应用在桥梁中时，在桥梁受到震级较小的地震作用下，地震动载荷通过活塞杆传递至第一弹性件，经由第一弹性件缓冲以后，活塞的运动速度相较于传统的粘滞阻尼器小得多，进而使得粘滞阻尼器产生的阻尼力大幅度减小，使得桥梁不额外增加约束，从而使得桥梁的实际受力状态与理想状态计算相当。

Description

粘滞阻尼器及桥梁

技术领域

本发明涉及减震设备技术领域，特别是涉及一种粘滞阻尼器及桥梁。

背景技术

在强震区的大跨径桥梁中，通过加强桥梁的构造来提高抗震能力的方式往往不经济也不现实。由于粘滞阻尼器具有较好的抗震效果，其在强震区的大跨径桥梁中的应用越来越广。

但是，传统的粘滞阻尼器的应用也面临了一些问题。例如，对于一个大跨径桥梁，在设计时往往会选取其中一个桥墩作为纵向固定墩，其他桥墩作为纵向活动墩。在震级较小的地震作用下，桥梁往往会仍旧保持在静力作用下的边界条件；而在震级较大的地震作用下，主要通过减隔震固定支座实现结构体系传力途径的转换，从而达到隔震目的。由于减隔震固定支座在起作用之前，桥梁尚没有形成减隔震体系，故而此工况成为固定墩设计的控制工况之一。一般情况下，会采用减隔震固定支座的销钉所能承受的剪断力所对应的地震动荷载作为验算荷载。但是实际情况中，由于各活动墩设置了粘滞阻尼器，在地震作用下会由于活动墩的刚度增加使得活动墩的水平力增加而固定墩的水平力减少，这样造成的后果就是减隔震固定支座的销钉所能承受的剪断力所对应的实际地震动荷载会较设计采用的地震动荷载提高。虽然减隔震固定支座的销钉所能承受的剪断力是恒定不变的，由这部分剪断力所造成的墩底弯矩没有变化，但是对于大截面及高墩结构，由于地震动荷载提高，墩柱本身的地震响应贡献增加，造成墩底的实际地震响应比理想状态下设计工况的地震响应大，对于墩柱构件不利。通过试算，这种情况所造成的墩底抗震需求会增加10％-20％。

发明内容

基于此，有必要提供一种粘滞阻尼器及桥梁，能够在震级较小的地震情况下，减少粘滞阻尼器产生的阻尼力，使得桥梁的实际受力状态与理想状态计算相当。

其技术方案如下：

一种粘滞阻尼器，包括：缸体，所述缸体设有容纳腔；活塞，所述活塞设置于所述容纳腔中，所述活塞设有内腔；活塞杆，所述活塞杆的活动端伸进所述内腔中；及弹性组件，所述弹性组件设置于所述内腔中，且所述弹性组件包括第一弹性件，所述第一弹性件设置于所述活动端与所述内腔的腔壁之间。

上述的粘滞阻尼器应用在桥梁中时，在桥梁受到震级较小的地震作用下，地震动载荷通过活塞杆传递至第一弹性件，经由第一弹性件缓冲以后，活塞的运动速度相较于传统的粘滞阻尼器小得多，进而使得粘滞阻尼器产生的阻尼力大幅度减小，使得桥梁不额外增加约束，从而使得桥梁的实际受力状态与理想状态计算相当。

下面进一步对技术方案进行说明：

进一步地，所述内腔的腔壁包括第一腔壁、及与所述第一腔壁间隔相对的第二腔壁，所述第一弹性件设置于所述活动端与所述第一腔壁之间，所述弹性组件还包括第二弹性件，所述第二弹性件设置于所述活动端与所述第二腔壁之间。

进一步地，所述活动端设有抵接部，所述第一弹性件的一端与所述抵接部的其中一侧抵接，另一端与所述第一腔壁抵接，所述第二弹性件的一端与所述抵接部的另一侧抵接，另一端与所述第二腔壁抵接。

进一步地，所述抵接部设有第一限位槽，所述第一腔壁设有第二限位槽，所述第一弹性件的两端分别与所述第一限位槽及第二限位槽限位配合。

进一步地，所述抵接部还设有第三限位槽，所述第二腔壁设有第四限位槽，所述第二弹性件的两端分别与所述第三限位槽及第四限位槽限位配合。

进一步地，所述抵接部的其中一侧与所述第一腔壁相对，所述抵接部的另一侧与所述第二腔壁相对。

进一步地，所述的粘滞阻尼器还包括第一安装座及第二安装座，所述第一安装座与所述活塞杆连接，所述第二安装座与所述缸体远离所述活塞杆的一端连接。

进一步地，所述活塞将所述容纳腔分隔为第一腔室及第二腔室，所述活塞还设有连通所述第一腔室与所述第二腔室的阻尼孔。

进一步地，所述的粘滞阻尼器还包括导向圈，所述导向圈设置于所述容纳腔的内壁上，所述活塞与所述导向圈导向配合。

本技术方案还提供了一种桥梁，包括如上所述的粘滞阻尼器。

上述的粘滞阻尼器应用在桥梁中时，在桥梁受到震级较小的地震作用下，地震动载荷通过活塞杆传递至第一弹性件，经由第一弹性件缓冲以后，活塞的运动速度相较于传统的粘滞阻尼器小得多，进而使得粘滞阻尼器产生的阻尼力大幅度减小，使得桥梁不额外增加约束，从而使得桥梁的实际受力状态与理想状态计算相当。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的粘滞阻尼器的结构示意图；

图2为图1所示的粘滞阻尼器的A处局部放大结构示意图。

附图标记说明：

100、缸体，110、容纳腔，111、第一腔室，112、第二腔室，200、活塞，210、内腔，211、第一腔壁，212、第二腔壁，300、活塞杆，310、活动端，320、抵接部，400、弹性组件，410、第一弹性件，420、第二弹性件，500、第一安装座，600、第二安装座。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1-2所示，一实施例所述的一种粘滞阻尼器，包括：缸体100，缸体100设有容纳腔110；活塞200，活塞200设置于容纳腔110中，活塞200设有内腔210；活塞杆300，活塞杆300的活动端310依次伸进容纳腔110及内腔210中；及弹性组件400，弹性组件400设置于内腔210中，且弹性组件400包括第一弹性件410，第一弹性件410设置于活动端310与内腔的腔壁之间

上述的粘滞阻尼器应用在桥梁中时，在桥梁受到震级较小的地震作用下，地震动载荷通过活塞杆300传递至第一弹性件410，经由第一弹性件410缓冲以后，活塞200的运动速度相较于传统的粘滞阻尼器小得多，进而使得粘滞阻尼器产生的阻尼力大幅度减小，使得桥梁不额外增加约束，从而使得桥梁的实际受力状态与理想状态计算相当。

需要说明的是，容纳腔110用于放置阻尼介质，活塞200将容纳腔110分隔为第一腔室111及第二腔室112，活塞200设有连通第一腔室111与第二腔室112的阻尼孔。当桥梁受到震级较大的地震作用时，上述的粘滞阻尼器与传统粘滞阻尼器的工作原理一致，发挥减震作用。具体地，当桥梁因震动发生形变时，粘滞阻尼器的活塞200与缸体100之间发生相对运动，由活塞200前后的压力差使阻尼介质从阻尼孔中通过，从而产生阻尼力，消耗外界输入到桥梁的能量，达到减震的目的。

在其中一个实施例中，内腔210包括第一腔壁211、及与第一腔壁211间隔相对的第二腔壁212，第一弹性件410设置于活动端310与第一腔壁211之间，弹性组件还包括第二弹性件420，第二弹性件420设置于活动端310与第二腔壁212之间。

具体地，第一弹性件410的一端与活动端310连接，第一弹性件410的另一端与第一腔壁211连接，第二弹性件420的一端与活动端310连接，第二弹性件420的另一端与第二腔壁212连接。

可选地，第一弹性件410及第二弹性件420均可以是弹簧、弹片或弹性橡胶等。第一弹性件410与第二弹性件420可以是一体结构，也可以是相互分离的。

当第一弹性件410及第二弹性件420均采用弹簧时，第一弹性件410及第二弹性件可以协同工作。例如，当活塞200有向第一弹性件410发生移动的趋势时，第一弹性件410压缩，第二弹性件420拉伸，第一弹性件410及第二弹性件420对活塞200产生的作用力可以有效地减缓活塞200的运动速度。

需要说明的是，当第一弹性件410及第二弹性件420均是弹簧或其他刚度可调的弹性介质时，可以通过改变刚度来调整本申请的粘滞阻尼器的效应系数。即，刚度越大，粘滞阻尼器的敏感度越高，在地震的震级较小时即可马上生效，而刚度越小，粘滞阻尼器的敏感度越低，需要活塞200具有较大的速度或较大的相对位移时才能生效。

当第一弹性件410及第二弹性件均采用弹性橡胶等仅能够受压的介质时，第一弹性件410或第二弹性件420仅能在单方向起作用，且通过在活动端310及第一腔壁211之间设置第一弹性件410，在活动端310及第二腔壁之间设置第二弹性件420，在桥梁受到震级较小的地震作用下，无论活塞200有向第一弹性件410发生移动的趋势或向第二弹性件420发生移动的趋势，活塞200的运动速度都会被有效地减缓，进而使得粘滞阻尼器产生的阻尼力大幅度减小，使得桥梁不额外增加约束，从而使得桥梁的实际受力状态与理想状态计算相当。

在其中一个实施例中，活塞杆300的活动端310设有抵接部320，第一弹性件410的一端与抵接部320的其中一侧抵接，另一端与第一腔壁211抵接，第二弹性件420的一端与抵接部320的另一侧抵接，另一端与第二腔壁212抵接。抵接部320可以为第一弹性件410及第二弹性件420提供支撑点，增加第一弹性件410及第二弹性件420的稳定性。

具体地，抵接部320的其中一侧与第一腔壁211相对，抵接部320的另一侧与第二腔壁212相对，第一弹性件410的一端与抵接部320的其中一侧连接，另一端与第一腔壁211连接，第二弹性件420的一端与抵接部320的另一侧连接，另一端与第二腔壁212连接。

需要说明的是，可以通过改变活塞200与第一腔壁211或第二腔壁212之间的距离，从而适应不同桥型和不同荷载作用下的需求。

更具体地，抵接部320为设置在活塞杆300的活动端310的凸起，结构简单，易于制造。

进一步地，抵接部320设有第一限位槽，第一腔壁211设有第二限位槽，第一弹性件410的两端分别与第一限位槽及第二限位槽限位配合。第一限位槽及第二限位槽对第一弹性件410起限位作用，提高第一弹性件410安装的稳定性。

具体到本实施例中，第一弹性件410为弹簧，第一限位槽及第二限位槽均为环形凹槽，第一弹性件410的两端分别与第一限位槽及第二限位槽的槽壁连接，第一限位槽及第二限位槽的侧壁能够与第一弹性件410起限位作用，提高第一弹性件410安装的稳定性。

更进一步地，抵接部320还设有第三限位槽，第二腔壁212设有第四限位槽，第二弹性件420的两端分别与第三限位槽及第四限位槽限位配合。第三限位槽及第四限位槽对第二弹性件420起限位作用，提高第二弹性件420安装的稳定性。

具体到本实施例中，第二弹性件420为弹簧，第三限位槽及第四限位槽均为环形凹槽，第二弹性件420的两端分别与第三限位槽及第四限位槽的槽壁连接，第三限位槽及第四限位槽的侧壁能够与第二弹性件420起限位作用，提高第二弹性件420安装的稳定性。

在其中一个实施例中，粘滞阻尼器还包括第一安装座500及第二安装座600，第一安装座500与活塞杆300连接，第二安装座600与缸体100远离活塞杆300的一端连接。第一安装座500及第二安装座600用于安装在桥梁上，实现粘滞阻尼器的安装。

在其中一个实施例中，粘滞阻尼器还包括导向圈，导向圈设置于容纳腔110的内壁上，活塞200与导向圈导向配合。导向圈具有导向作用，保证活塞200移动方向的准确性。

具体地，导向圈的外侧与容纳腔110的内壁连接，导向圈的内侧与活塞200滑动配合，减少活塞200所受的摩擦力，有利于活塞200在容纳腔110内移动。

一实施例还涉及一种桥梁，包括如上所述的粘滞阻尼器。

上述的粘滞阻尼器应用在桥梁中时，在桥梁受到震级较小的地震作用下，地震动载荷通过活塞杆300传递至第一弹性件410，经由第一弹性件410缓冲以后，活塞200的运动速度相较于传统的粘滞阻尼器小得多，进而使得粘滞阻尼器产生的阻尼力大幅度减小，使得桥梁不额外增加约束，从而使得桥梁的实际受力状态与计算相当。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种粘滞阻尼器，其特征在于，包括：

缸体，所述缸体设有容纳腔；

活塞，所述活塞设置于所述容纳腔中，所述活塞设有内腔；

活塞杆，所述活塞杆的活动端伸进所述内腔中；及

弹性组件，所述弹性组件设置于所述内腔中，且所述弹性组件包括第一弹性件，所述第一弹性件设置于所述活动端与所述内腔的腔壁之间；

所述内腔的腔壁包括第一腔壁、及与所述第一腔壁间隔相对的第二腔壁，所述第一弹性件设置于所述活动端与所述第一腔壁之间，所述弹性组件还包括第二弹性件，所述第二弹性件设置于所述活动端与所述第二腔壁之间；

所述活动端设有抵接部，所述第一弹性件的一端与所述抵接部的其中一侧抵接，另一端与所述第一腔壁抵接，所述第二弹性件的一端与所述抵接部的另一侧抵接，另一端与所述第二腔壁抵接；

所述抵接部的其中一侧与所述第一腔壁相对，所述抵接部的另一侧与所述第二腔壁相对；

所述第一弹性件和所述第二弹性件均为弹簧。

2.根据权利要求1所述的粘滞阻尼器，其特征在于，所述抵接部设有第一限位槽，所述第一腔壁设有第二限位槽，所述第一弹性件的两端分别与所述第一限位槽及第二限位槽限位配合。

3.根据权利要求2所述的粘滞阻尼器，其特征在于，所述抵接部还设有第三限位槽，所述第二腔壁设有第四限位槽，所述第二弹性件的两端分别与所述第三限位槽及第四限位槽限位配合。

4.根据权利要求1-3任一项所述的粘滞阻尼器，其特征在于，所述抵接部为设置在所述活塞杆的活动端的凸起。

5.根据权利要求1-3任一项所述的粘滞阻尼器，其特征在于，还包括第一安装座及第二安装座，所述第一安装座与所述活塞杆连接，所述第二安装座与所述缸体远离所述活塞杆的一端连接。

6.根据权利要求1-3任一项所述的粘滞阻尼器，其特征在于，所述活塞将所述容纳腔分隔为第一腔室及第二腔室，所述活塞还设有连通所述第一腔室与所述第二腔室的阻尼孔。

7.根据权利要求1-3任一项所述的粘滞阻尼器，其特征在于，还包括导向圈，所述导向圈设置于所述容纳腔的内壁上，所述活塞与所述导向圈导向配合。

8.根据权利要求7所述的粘滞阻尼器，其特征在于，所述导向圈的外侧与所述容纳腔的内壁连接，所述导向圈的内侧与所述活塞滑动配合。

9.一种桥梁，其特征在于，包括如上权利要求1-8任一项所述的粘滞阻尼器。

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