CN111074760A - 一种竖向刚度可调式隔振装置 - Google Patents

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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Abstract

本发明提供了一种竖向刚度可调式隔振装置,以解决现有技术中隔振装置无法实现竖向刚度可调节的技术问题;包括底板、顶板、剪力卡榫和至少三个橡胶隔振组件和至少三个可调式弹簧支架,顶板位于底板的上方,并与底板相对间隔设置,剪力卡榫的下端固定连接于底板,上端与顶板弹性连接;每一可调式弹簧支架包括上基板、下基板、钢弹簧、连接柱、套筒和紧固件,上基板固定连接于顶板,下基板固定连接于底板,连接柱竖直固定于下基板,钢弹簧的下端套设于连接柱,并与连接柱的下端固定连接,套筒可调节的滑动套设于连接柱外壁,用于将套筒对应位置的部分钢弹簧固定于连接柱,以调节底板和顶板之间的竖向刚度,紧固件用于固定套筒在连接柱上的相对位置。

Description

一种竖向刚度可调式隔振装置
技术领域
本发明涉及振动控制技术领域,具体涉及一种竖向刚度可调式隔振装置。
背景技术
随着城市建设的飞速发展,城市轨道、道路交通网络越来越发达,地面交通日趋饱和,地下化与高架化相结合的立体化交通日益增多,为人们的出行带来了极大的便利。但是,大多数交通线路靠近甚至穿越城市中密集的住宅区、商业区、文教区、高科技工业园等,日益繁忙的交通线路会诱发长期的环境振动污染,严重影响了沿线人们的正常工作与生活,以及敏感建筑物内精密仪器设备的正常使用。如何防治这类车致环境振动成为工程建设中构建环境友好型社会不得不着手解决的现实问题。
实践证明,车辆运行诱发的振动对环境的影响是以竖向振动为主,而地震作用对结构安全的影响是以水平振动为主,并且会引起结构及其附属结构产生塑性变形,因此,弱振的控制方法与强振的控制方法是不同的,必须考虑隔振支座的适应性。现有橡胶支座多关注水平隔震的功能,并没有考虑竖向减振的功能。隔振支座是一种有效的振动控制措施,可以作为传播途径措施减小高架桥车致振动向周边环境的传播,也可以作为受振体措施减小车致振动向敏感建筑物的传播。要想最大限度发挥隔振支座的竖向减振作用,要求尽可能使隔振支座具有竖向低刚度、高阻尼的特点,使结构的振动优势频段发生改变,进而避免结构发生共振现象,否则隔振支座的减振效果就会大幅下降。
由于结构实际自振频率与设计值存在偏差,以及部分结构后期设置附属设施、施工误差等外界因素影响,导致结构具体参数易发生变化,这就要求隔振支座的固有频率应该可以随时进行相应调整。可是,现有隔振支座包括橡胶支座或弹簧支座的固有频率往往都是一个定值,不可进行调节,主要通过更换支座型号来实现调整固有频率的,势必造成物资及人力的极大浪费,并且施工难度很大,难以实现精确调整,也难以适应不同减隔振需求。因此,在城市建设中对高架桥、敏感建筑物等的减隔振提出了更高要求,本领域存在着发展一种竖向刚度可调节的隔振支座以实现合理有效减隔振效果的技术需求。
发明内容
本发明提供了一种竖向刚度可调式隔振装置,以解决现有技术中隔振装置无法实现竖向刚度可调节的技术问题。
本发明解决上述技术问题的方案如下:一种竖向刚度可调式隔振装置,包括底板、顶板、剪力卡榫和至少三个橡胶隔振组件和至少三个可调式弹簧支架,所述顶板位于所述底板的上方,并与所述底板相对间隔设置,所述剪力卡榫的下端固定于所述底板,上端与所述顶板弹性连接;每一所述可调式弹簧支架包括上基板、下基板、钢弹簧、连接柱、套筒和紧固件,所述上基板固定连接于所述顶板,所述下基板固定连接于所述底板,所述连接柱竖直固定于所述下基板,所述钢弹簧的下端套设于所述连接柱,并与所述连接柱的下端固定连接,所述套筒可调节的滑动套设于所述连接柱外壁,用于将所述套筒对应位置的部分钢弹簧固定于所述连接柱,以调节所述底板和所述顶板之间的竖向刚度,所述紧固件用于固定所述套筒在所述连接柱上的相对位置。
本发明提供的竖向刚度可调式隔振装置,钢弹簧的下端套设于所述连接柱,并与所述连接柱的下端固定连接,所述钢弹簧的上端与所述顶板固定连接,当套筒在连接柱上连续向上或向下滑动时,由于套筒能将对应位置的部分钢弹簧固定于连接柱上,就能够使得钢弹簧的有效长度连续发生改变,进而可在一定范围内连续调节可调式弹簧支架的竖向刚度,从而使底板和顶板之间的竖向刚度发生改变,解决了现有技术中隔振(震)支座无法实现竖向刚度连续可调的技术问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例一种竖向刚度可调式隔振装置中隐藏顶板后的立体结构示意图;
图2为本发明实施例一种竖向刚度可调式隔振装置的立体结构示意图;
图3为本发明实施例一种竖向刚度可调式隔振装置的纵向截面结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1和图2所示,本发明提供了一种竖向刚度可调式隔振装置,包括底板1、顶板2、剪力卡榫3和至少三个橡胶隔振组件4和至少三个可调式弹簧支架5,在本实施中,橡胶隔振组件的个数为4个,可调式弹簧支架的个数为4个。
需要说明的是,实现本发明中技术方案,橡胶隔振组件和可调式弹簧支架个数只需要4个即可,本实施例只是本发明一种较佳的实施例,在其他实施例中橡胶隔振组件和可调式弹簧支架的个数也可以为其他数目。
所述顶板2位于所述底板1的上方,并与所述底板1相对间隔设置;其中底板1作为整个隔振装置的支撑基体,顶板2作为还隔振装置上方的建筑物或者车辆的载体,两者之间间隔设置,中间形成用于隔振的隔振腔。
其中,如图1和图3所示,所述剪力卡榫3的下端固定于所述底板1,上端与所述顶板2弹性连接;具体的,剪力卡榫3包括钢棒31、软质套32、弹性件33,所述钢棒31的下端固定安装于所述底板1,所述软质套32通过所述弹性件33与所述顶板2弹性连接,所述软质套32的下端形成有插槽32a,所述钢棒31的上端插设于所述插槽32a中,其中,软质套32优选为橡胶套或者塑胶套,弹性件33优选为弹簧或者弹性伸缩杆。
剪力卡榫3作为底板1和所述顶板2之间的主要支撑机构,所述钢棒31可以限制顶板2发生过大的水平位移,保证上部结构的安全。
其中,橡胶隔振组件4包括上连接块41、倾斜橡胶组合块42和下连接块43,当出现较大水平位移情况,所述软质套32可以有效地防止剪力卡榫7与上连接块41接触时隔离振动传播。
具体的,所述上连接块41固定安装于所述顶板2,所述下连接块43固定安装于所述底板1,所述上连接块41和对应的所述下连接块43相对设置,所述倾斜橡胶组合块42均固定设置于所述上连接块41和对应的所述下连接块43之间,所述倾斜橡胶组合块42位于所述剪力卡榫3的外侧,根据三点成面原理,所有的所述橡胶隔振组件4的水平投影不处于同一直线上。
所述上连接块41的下端设置为第一倾斜面412,所述下连接块43的上端设置为第二倾斜面432,所述第一倾斜面412和对应的所述第二倾斜面432相对设置,所述倾斜橡胶组合块42设置于所述第一倾斜面412和对应的所述第二倾斜面432之间。
在本实施例中,所述倾斜橡胶组合块42包括上封板421、下封板424、若干橡胶层423和若干钢板层422,所述上封板421的上端连接于第一倾斜面412,所述下封板424的下端连接于所述第二倾斜面432,若干所述橡胶层423和若干所述钢板层422依次间隔层叠于所述上封板421和下封板424之间。
其中橡胶层423和钢板层422在实际生产中可以采用镶嵌、粘合、硫化而成,倾斜橡胶组合块42的外层包裹有橡胶保护层44。
四个所述橡胶隔振组件4沿所述剪力卡榫3的周向均匀地间隔分布,且四个所述倾斜橡胶组合块42沿剪力卡榫3倾斜设置,并且靠近剪力卡榫3的一侧低、另一侧高。
倾斜橡胶组合块42则能提供一定的水平向刚度和竖向刚度,实现有效的移频和耗能作用,能够适应于不同工况的减隔振需求,具有一定的三向隔振/震功能。
在实际使用中,倾斜橡胶组合块42的倾斜角度可以根据实际情况确定,一般10°-60°的角度区间内,倾斜橡胶组合块42都能起到很好的三向隔振/震效果。
其中,每个可调式弹簧支架5包括钢弹簧51、连接柱52、套筒53和紧固件54。
具体的,所述连接柱52竖直固定于所述底板1,所述钢弹簧51的下端套设于所述连接柱52,并与所述连接柱52的下端固定连接,所述钢弹簧51的上端与所述顶板2固定连接,所述套筒53可调节的滑动套设于所述连接柱52外壁,用于将所述套筒53对应位置的部分钢弹簧51固定于所述连接柱52,以调节所述底板1和所述顶板2之间的竖向刚度,所述紧固件54用于固定所述套筒53在所述连接柱52上的相对位置,根据三点成面原理,四个所述可调式弹簧支架5的水平投影不处于同一直线上。
在实际的使用和安装中,为了便于钢弹簧的固定,连接柱52的下端安装有一下基板55,钢弹簧51的上端具有一上基板56,其中,上基板56和顶板2固定连接,下基板55和底板1固定连接。
在本实施例中,所述连接柱52的外侧壁形成有第一螺旋槽,所述套筒53的内侧壁形成有第二螺旋槽,所述钢弹簧51沿所述第一螺旋槽盘绕上升,所述第二螺旋槽与所述钢弹簧51的外侧壁相互嵌合,所述紧固件54设置为穿过套筒的侧壁的紧定螺钉。
四个所述可调式弹簧支架5沿所述剪力卡榫3的周向均匀地间隔分布,并分布所述橡胶隔振组件4的两侧。
由于套筒53能将套筒53内壁和连接柱52外壁的部分钢弹簧51卡紧,从而使套筒53内壁的钢弹簧失去效力,即钢弹簧51的有效长度实际上只有套筒53上方的部分。
通过向上或向下旋动套筒,从而改变钢弹簧的有效长度,则可在一定范围内实现可调式弹簧支架5的有效竖向刚度的连续调节,进而调节隔振装置的自振频率,使实际结构的竖向振动优势频段发生改变。所以当套筒53在连接柱52上的相对位置发生改变时,也就改变了隔振装置的竖向刚度。
其中,可调式弹簧支架的竖向刚度的可调节区间可根据如下方式确定,假设每个钢弹簧的总刚度为ks,总长度为Lm,其中嵌入套筒中的钢弹簧最大长度为Ls,因此每个钢弹簧的竖向刚度的可调节区间为:
Figure BDA0002351180260000061
在实际使用时,可以根据工程实际情况通过改变钢弹簧51的有效长度在一定范围连续调节弹簧体系的有效竖向刚度,进而调节隔振支座的自振频率,使实际结构的竖向振动优势频段发生改变,实现最佳的竖向隔振效果。
相对于现有技术,本发明实施例至少具有如下技术效果:
1.橡胶隔振组件采用的倾斜橡胶组合块,其具有低刚度、高阻尼的特点,可以根据隔振装置的上部结构设计情况通过设计橡胶组合块倾角的大小来提供一定的水平向刚度和竖向刚度,实现有效的移频和耗能作用,从而根据不同工况的减隔振需求,形成一定的三向隔振/震效果。
2.可调式弹簧支架,可以根据工程实际情况通过改变钢弹簧的有效长度在一定范围连续调节可调式弹簧支架的竖向刚度,进而调节隔振装置的自振频率,使实际结构的竖向振动优势频段发生改变,实现最佳的竖向隔振效果。
3.本发明实施例的隔振装置采用了三个及以上倾斜橡胶组合块沿剪力卡榫周向均匀布置,既可以为上部结构提供竖向刚度,又可以提供足够的水平刚度,其竖向刚度可以保证对上部结构的承载力,其水平向刚度可以限制上部结构的水平位移以保证上部结构的安全,起到固定上部结构的作用,尤其对于城市高架轨道交通而言,竖向刚度可以降低列车荷载作用下的桥梁挠度,保证列车运行的安全性及平稳性,其水平刚度可以保证列车刹车、高速过弯等运行过程中产生的额外水平荷载不会造成高架桥梁体的大范围水平位移,确保线路运营安全。
4.剪力卡榫可以限制上部结构过大的水平位移,保证隔振装置上部结构的安全。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制;凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明;但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内,利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化,均为本发明的等效实施例;同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等,均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种竖向刚度可调式隔振装置,其特征在于,包括底板、顶板、剪力卡榫和至少三个橡胶隔振组件和至少三个可调式弹簧支架,所述顶板位于所述底板的上方,并与所述底板相对间隔设置,所述剪力卡榫的下端固定于所述底板,上端与所述顶板弹性连接;每一所述可调式弹簧支架包括钢弹簧、连接柱、套筒和紧固件,所述连接柱竖直固定于所述底板,所述钢弹簧的下端套设于所述连接柱,并与所述连接柱的下端固定连接,所述钢弹簧的上端与所述顶板固定连接,所述套筒可调节的滑动套设于所述连接柱外壁,用于将所述套筒对应位置的部分钢弹簧固定于所述连接柱,以调节所述底板和所述顶板之间的竖向刚度,所述紧固件用于固定所述套筒在所述连接柱上的相对位置,所有的所述可调式弹簧支架的水平投影不处于同一直线上。
2.根据权利要求1所述的竖向刚度可调式隔振装置,其特征在于,每一所述橡胶隔振组件包括上连接块、倾斜橡胶组合块和下连接块;所述上连接块固定安装于所述顶板,所述下连接块固定安装于所述底板,所述上连接块和对应的所述下连接块相对设置,所述倾斜橡胶组合块均固定设置于所述上连接块和对应的所述下连接块之间,所有的所述橡胶隔振组件的水平投影不处于同一直线上。
3.根据权利要求2所述的竖向刚度可调式隔振装置,其特征在于,所述连接柱的外侧壁形成有第一螺旋槽,所述套筒的内侧壁形成有第二螺旋槽,所述钢弹簧沿所述第一螺旋槽盘绕上升,所述第二螺旋槽与所述钢弹簧的外侧壁相互嵌合,所述紧固件设置为穿过套筒的侧壁的紧定螺钉,以防止套筒滑落。
4.根据权利要求1项所述的竖向刚度可调式隔振装置,其特征在于,所有的所述橡胶隔振组件沿所述剪力卡榫的周向均匀地间隔布置。
5.根据权利要求4所述的竖向刚度可调式隔振装置,其特征在于,所有的所述可调式弹簧支架沿所述剪力卡榫的周向均匀地间隔布置,并位于所述橡胶隔振组件的两侧。
6.根据权利要求4所述的竖向刚度可调式隔振装置,其特征在于,所述上连接块的下端设置为第一倾斜面,所述下连接块的上端设置为第二倾斜面,所述第一倾斜面和对应的所述第二倾斜面相对设置,所述倾斜橡胶组合块设置于所述第一倾斜面和对应的所述第二倾斜面之间。
7.根据权利要求4所述的竖向刚度可调式隔振装置,其特征在于,所述倾斜橡胶组合块的倾斜角度为10°~60°,且所述倾斜橡胶组合块靠近所述剪力卡榫的一侧高度低于另一侧高度。
8.根据权利要求4所述的竖向刚度可调式隔振装置,其特征在于,所述倾斜橡胶组合块包括上封板、下封板、橡胶层和钢板层,所述上封板的上端连接于所述第一倾斜面,所述下封板的下端连接于所述第二倾斜面,若干所述橡胶层和若干所述钢板层依次间隔层叠于所述上封板和下封板之间。
9.根据权利要求4所述的竖向刚度可调式隔振装置,其特征在于,所述剪力卡榫包括钢棒、软质套、弹性件,所述钢棒的下端固定安装于所述底板,所述软质套通过所述弹性件与所述顶板弹性连接,所述软质套的下端形成有插槽,所述钢棒的上端插设于所述插槽中。
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