CN113186809B - 一种由加速度控制开关的阻尼器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于桥梁振动控制技术领域，提供了一种由加速度控制开关的阻尼器系统，为传统的阻尼器添加一种由加速度控制的工作开关，由此避免阻尼器低效工作，大大延长其使用寿命，且保证在极端灾害事故发生时发挥良好的振动控制功能，具有明显的经济效益。在日常小振动及系统升降温、静荷载作用下，安装在桥墩上阻尼器不受主梁振动位移影响，基本处于静止非工作状态，对其工作性能不会产生不利影响；在强风、强震作用下，当桥梁加速度达到设定的限值，触发装置开关，阻尼器与主梁相连而进入工作耗能状态。该技术核心理念是避免将资源消耗在没有太大影响的枝尾末结上，而是将其用于抵御避免关键的、真正形成威胁的大幅振动灾难性事故。

Description

一种由加速度控制开关的阻尼器系统
技术领域
本发明属于桥梁耗能减震(振)技术领域，特别涉及到一种根据外界激励产生的加速度大小来确定是否启动工作的阻尼器系统。
背景技术
大跨桥梁在强风、强震荷载作用下会产生大幅振动，严重时会影响结构安全，甚至导致倒塌破坏。因此，需要采取有效可靠的措施，抑制桥梁大幅振动，保证其服役安全。对于桥梁结构物，粘滞阻尼器装置，通常设置在桥墩(塔、台)等下部结构与主梁之间，已广泛应用于大幅振动控制。然而，大跨桥梁在日常运营过程中，在风、车、行人等动力荷载作用下经常发生振动。然而，常遇微小的振动并不会影响桥梁的正常使用，因此无需加以控制，若能使粘滞阻尼器期间不参与工作，由此可以大大延长粘滞阻尼器的使用寿命。只有在真正需要其发挥作用时，开启工作模式，发挥其最大功效。另外，在温度和静风作用下，主梁与桥墩(塔、台)之间会发生明显的位移。采用传统的粘滞阻尼器会面临以下问题：(1)长期频繁往复振动(尽管加速度可能并不大)必然会造成阻尼器内部部件的磨损及老化，严重时会造成阻尼器漏油，最终导致阻尼器功能下降甚至完全失效。如果不能得到及时有效的更换，当遇到罕见的强风、强震时起不到应有作用，而可能导致严重事故发生。(2)为了满足桥塔(墩、台)与主梁之间应允许发生足够的静位移(温差或静风等因素造成)，粘滞阻尼器活塞应有足够的行程，造价随之大幅增加。为了解决以上两个问题，本发明在传统粘滞阻尼器基础上，加上一个由振动加速度控制的工作开关，并可以充分考虑即使在桥墩(塔、台)与主梁之间发生大位移、小加速度条件下也不会启动开关，由此可以有效延长阻尼器使用寿命，并可以保证桥梁在极端荷载作用下，需要控制时阻尼器进入工作状态，发挥其功效。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：传统设置在桥塔(墩、台)与主梁之间的粘滞阻尼器在日常小振动条件下一直处于工作状态，容易造成阻尼器疲劳磨损及老化，而在罕遇强风或强震等作用下有可能导致结构破坏时，阻尼器可能无法发挥其最大功效，保证控制效果。另外，年温差和日温差、静力荷载等造成主梁与桥塔(墩、台)之间发生较大位移，需要保证阻尼器具有足够的长度，由此造成造价大幅提高。
为解决以上问题，本发明所述的一种加速度控制型阻尼器系统，为传统阻尼器加一个工作开关，根据主梁振动加速度来确定其是否处于工作状态。加速度较小或在静荷载作用下发生较大的缓慢移动时，阻尼器均处于非工作状态，由此可以大幅延长阻尼器的使用寿命，并尽可能保证在遇到罕见的、影响结构安全性加速度时阻尼器切换到工作模式，且处于良好的工作状态，保证控制效果。简而言之，根据振动加速度的大小来确定阻尼器是否进入工作状态。
本发明由两大部分组成，一部分是支撑在桥墩(塔、台)和主梁上具有加长连杆的粘滞阻尼器，另一部分为固定在主梁底部的工作箱。平时不需要阻尼器控制桥梁振动时，粘滞阻尼器与工作箱是相互独立，阻尼器相对桥塔(塔、台)基本处于静止状态；只有当主梁振动加速度较大，需要控制时，才发出指令将工作箱与阻尼器连为一体，阻尼器启动工作。系统包括阻尼器液压缸、阻尼器活塞、挡块、阻尼器加长连杆、吊绳、吊环、插销、工作箱、卡槽、弹簧、拉环、钢棒、质量块、滚轮、L型杆。
本发明的效果和益处：本发明可广泛应用于控制大跨桥梁由强风和强震等引起的大幅振动。其优势包括：(1)避免阻尼器一直处于工作状态，从而避免长期循环振动作用下造成的阻尼器内部部件的磨损、老化以及阻尼器漏油造成失效问题，能够大幅延长阻尼器的使用寿命；(2)保证在强风、强震来临时阻尼器处于良好的工作状态，起到良好的减振耗能作用；(3)解决了传统阻尼器为满足主梁与桥墩(塔、台)之间发生大位移而不工作，需要阻尼器具有过大的行程进而造成造价过高的问题。
附图说明
图1为阻尼器系统总体布置图。
图2为阻尼器系统工作状态立面图。
图3为工作箱内部构造立体图。
图中：1阻尼器液压缸；2阻尼器活塞；3挡块；4阻尼器加长连杆；5第一卡槽；6吊环；7吊绳；8插销；9工作箱；10质量块；11钢棒；12滚轮；13L型杆；14拉环；15弹簧；16第二卡槽。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。
如图1、2和3所示，一种加速度控制型液体粘滞阻尼器系统，包括阻尼器液压缸1；阻尼器活塞2；挡块3；阻尼器加长连杆4；第一卡槽5；吊环6；吊绳7；插销8；工作箱9；质量块10；钢棒11；滚轮12；L型杆13；拉环14；弹簧15；第二卡槽16。所述的阻尼器一端与桥塔(墩)铰接，阻尼器液压缸1中央区域设有阻尼器活塞2，阻尼器活塞2通常处于非工作状态，在阻尼器液压缸1尾端设置一带有插孔的挡块3，与阻尼器活塞2相连的阻尼器加长连杆4上设有若干第一卡槽5；阻尼器加长连杆4另一端穿入吊环6；吊环6由吊绳7悬吊在主梁底部；和阻尼器活塞2相连的阻尼器系统一端支撑在桥墩(塔、台)上，一端支撑在主梁上，通过插销8将阻尼器液压缸1与阻尼器加长连杆4固结，由此保证阻尼器活塞2平时相对桥墩(塔、台)基本处于静止非工作状态。固定在主梁底部的工作箱9具有足够的强度和刚度；质量块10与钢棒11固结，支撑在滚轮12上，可以在工作箱内部滚动；在质量块10左右两端设有L型杆13，拉环14套在L型杆13上，并且与弹簧15一端相连，弹簧15另一端连接在工作箱9侧壁。质量块10与钢棒11、滚轮12、L型杆13、拉环14、弹簧15组成一个弹簧振动系统。在工作箱9底部设有若干第二卡槽16，其尺寸和间距与滚轮12及第一卡槽5相关参数相匹配。当主梁加速度达到指定阈值时，质量块10和滚轮12运动到并落入第二卡槽16；工作箱9随主梁运动，当第二卡槽16与阻尼器加长连杆4上的第一卡槽5上下对应时，质量块10与钢棒11、滚轮12进一步落入第一卡槽5，从而将工作箱与阻尼器连成一个整体，插销8在拉力作用下被剪断，阻尼器进入工作状态，消耗桥梁系统振动能量，抑制其大幅振动。
本发明提供的一种具有加速度控制开关的粘滞阻尼器减振系统，可以在保证有效控制结构大幅振动的前提下，延长粘滞阻尼器的使用寿命，减少其更换频率，经济实用，安全高效。
以上所述，仅为本发明的较佳实施事例而已，并非对本发明做任何形式上的限定。凡本领域的技术人员利用本发明的技术方案对上述实例做出的任何等同的变动、修饰或演变等，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种由加速度控制开关的阻尼器系统，其特征在于，该阻尼器系统主要由两部分组成，一部分是固定在桥墩上具有加长连杆的粘滞阻尼器，另一部分为固定在主梁底部的工作箱(9)；粘滞阻尼器包括阻尼器液压缸(1)、阻尼器活塞(2)、挡块(3)、阻尼器加长连杆(4)、第一卡槽(5)、吊环(6)和插销(8)；阻尼器液压缸(1)中央区域设有阻尼器活塞(2)，阻尼器液压缸(1)尾端设置一带有插孔的挡块(3)，挡块(3)与插销(8)配合实现阻尼器活塞(2)和阻尼器加长连杆(4)的连接；阻尼器加长连杆(4)上开有多个第一卡槽(5)；阻尼器加长连杆(4)的自由端套装有吊环(6)；吊环(6)由吊绳(7)悬吊在主梁底部；工作箱(9)内部设有质量块(10)、钢棒(11)、滚轮(12)、L型杆(13)、拉环(14)、弹簧(15)和第二卡槽(16)；质量块(10)与钢棒(11)固结，支撑在滚轮(12)上，在工作箱(9)内部滚动；在质量块(10)左右两端设有L型杆(13)，拉环(14)套在L型杆(13)上，并且与弹簧(15)一端相连，弹簧(15)另一端连接在工作箱(9)侧壁上；质量块(10)与钢棒(11)、滚轮(12)、L型杆(13)、拉环(14)、弹簧(15)组成一个弹簧振动系统；在工作箱(9)底部设有若干第二卡槽(16)，其尺寸和间距分别与滚轮(12)及第一卡槽(5)相匹配；当主梁加速度达到指定阈值时，质量块(10)和滚轮(12)运动到并落入第二卡槽(16)；工作箱(9)随主梁运动，当第二卡槽(16)与阻尼器加长连杆(4)上的第一卡槽(5)上下对应时，质量块(10)与钢棒(11)、滚轮(12)进一步落入第一卡槽(5)，从而将工作箱(9)与粘滞阻尼器连成一个整体，插销(8)在拉力作用下被剪断，粘滞阻尼器进入工作状态，消耗桥梁系统振动能量，抑制其大幅振动。
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