CN113531040A - 一种包括竖向阻尼的竖向变刚度三维隔震/隔振装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种包括竖向阻尼的竖向变刚度三维隔震/隔振装置，其特征在于，包括：上盖板(1)、弹簧元件(2)、中间连接板(5)、水平弹性元件(6)、滑移材料(7)、下底板(8)及填充弹性材料(9)；其中，在上盖板(1)的下表面上固定设置有上装配圆筒(3)，在中间连接板(5)的上表面上固定设置有与上装配圆筒(3)相对应的下装配圆筒(4)；上装配圆筒(3)的下端插入下装配圆筒(4)中，弹簧元件(2)套设在上装配圆筒(3)和下装配圆筒(4)外部并且弹簧元件(2)上下端分别与上盖板(1)和中间连接板(5)相连接；下装配圆筒(4)为变截面圆筒，弹簧元件(2)达到预设变形时，上装配圆筒(3)的下端插入到下装配圆筒(4)的变厚度截面处；填充弹性材料(9)填充在下装配圆筒(4)的下部内腔中；水平弹性元件(6)设置在中间连接板(5)与下底板(8)之间，并且在水平弹性元件(6)与下底板(8)之间的设置有滑移材料(7)。
Description
技术领域
本发明涉及结构隔震/隔振技术，尤其涉及一种包括竖向阻尼的竖向变刚度三维隔震/隔振装置。
背景技术
现有轨道交通振动运营产生的振动影响，引发了广泛关注。轨道交通运营产生的振动，与地震动差异较大。地震卓越频率约0Hz～10Hz，是以低频的水平振动能量为主，而轨道交通运营产生的振动，振动能量集中在20Hz～80Hz的频段内，且竖向振动明显。
目前，现有的三维隔震/振装置，受限于地震下结构稳定的要求，竖向频率一般较高，对于轨道交通振动的隔振效果有限，同时，竖向缺乏有效的阻尼，无法适应不同的竖向振动情况。
因此，需要开发性能可靠、构造合理的三维隔震/振支座，以至少部分解决现有技术中存在的问题，例如协调解决地震与轨道交通振动问题，意义重大。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供一种包括竖向阻尼的三维隔震/振装置，通过水平隔震元件与竖向隔振元件的有机组合，同时满足水平隔地震、竖向隔轨道交通振动的需求，同时，通过竖向设置阻尼装置及弹性元件，改变竖向阻尼及刚度特性，适应竖向地震下的结构耗能及稳定需求。
根据本发明的一方面，提供一种包括竖向阻尼的竖向变刚度三维隔震/隔振装置，包括：
上盖板(1)、弹簧元件(2)、中间连接板(5)、水平弹性元件(6)、滑移材料(7)、下底板(8)及填充弹性材料(9)；
其中，在上盖板(1)的下表面上固定设置有上装配圆筒(3)，在中间连接板(5)的上表面上固定设置有与上装配圆筒(3)相对应的下装配圆筒(4)；上装配圆筒(3)的下端插入下装配圆筒(4)中，弹簧元件(2)套设在上装配圆筒(3)和下装配圆筒(4)外部并且弹簧元件(2)上下端分别与上盖板(1)和中间连接板(5)相连接；
下装配圆筒(4)为变截面圆筒，弹簧元件(2)达到预设变形时，上装配圆筒(3)的下端插入位置基本靠近下装配圆筒(4)的变厚度截面处，例如二者之间的距离为几毫米，例如3mm；填充弹性材料(9)填充在下装配圆筒(4)的下部内腔中；
水平弹性元件(6)设置在中间连接板(5)与下底板(8)之间，并且在水平弹性元件(6)与下底板(8)之间的设置有滑移材料(7)。
根据本发明的实施方案，所述变截面圆筒的开始变截面位置位于圆筒距离底部约2/3高度处，变截面过渡段长度不小于5mm。
根据本发明的实施方案，所述滑移材料(7)为耐磨滑移材料，选自聚四氟乙烯材料、石墨粉、无定形碳和金属硼化物。
根据本发明的实施方案，所述水平弹性元件(6)采用橡胶材料或聚氨酯隔材料。
根据本发明的实施方案，所述弹簧元件(2)为钢螺旋弹簧，结构自重荷载下发生预设变形量为25mm，极限变形量不超过40mm。
根据本发明的实施方案，上盖板(1)、上装配圆筒(3)、上装配圆筒(4)、中间连接板(5)及下底板(8)均采用高强钢材。
根据本发明的实施方案，所述下底板(8)周边设有凸起。
根据本发明的实施方案，所述填充弹性材料(9)，填充于下装配圆筒(4)的内部，填充高度为圆筒距离底部约1/3高度。
本发明的有益效果在于：通过合理构造提出了一种变刚度的三维隔震/振装置及其竖向阻尼装置，该装置可同时实现水平地震隔震及竖向轨道交通振动隔振，同时通过竖向装置及填充弹性材料，满足地震下的竖向阻尼耗能及稳定要求。该装置构造简单，取材容易，加工方便，易于维护甚至免维护，具有较大的推广应用价值。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：
附图1为根据本发明一个示例性实施例的包括竖向阻尼的竖向变刚度三维隔震/隔振装置的正视示意图；
附图2为根据本发明的一个示例性实施例的三维隔震/振装置的俯视示意图；
附图3为根据本发明一个示例性实施例的三维隔震/隔振装置的下装配圆筒结构示意图。
图中，1-上盖板、2-弹簧元件、3-上装配圆筒、4-下装配圆筒、5-中间连接板、6-水平弹性元件、7-滑移材料、8-下底板、9-填充弹性材料。
具体实施方案
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都应当属于本申请保护的范围。
附图1为根据本发明一个示例性实施例的包括竖向阻尼的竖向变刚度三维隔震/隔振装置的正视示意图；附图2为根据本发明的一个示例性实施例的三维隔震/振装置的俯视示意图；附图3为根据本发明一个示例性实施例的三维隔震/隔振装置的下装配圆筒结构示意图。
参考图1-3，实施方案的包括竖向阻尼的竖向变刚度三维隔震/隔振装置可以包括：上盖板(1)、弹簧元件(2)、上装配圆筒(3)、下装配圆筒(4)、中间连接板(5)、水平弹性元件(6)、滑移材料(7)、下底板(8)及填充弹性材料(9)。
多个上装配圆筒(3)固定设置在上盖板(1)的下表面上；相应地，在中间连接板(5)的上表面上固定设置有与上装配圆筒(3)相对应的多个下装配圆筒(4)。弹簧元件(2)套设在上装配圆筒(3)和下装配圆筒(4)外部并且弹簧元件(2)上下端分别与上盖板(1)和中间连接板(5)相连接。
如图所示，上装配圆筒(3)的外径小于下装配圆筒(4)的内径，因此，上装配圆筒(3)的下端可以插入下装配圆筒(4)中，在二者之间存在一定的间隙，例如5mm。下装配圆筒(4)可以为变截面圆筒(参见附图3)，弹簧元件(2)达到预设变形时，例如，在结构自重荷载下发生预设的变形量(例如20，25，30mm等)，上装配圆筒(3)的下端插入到基本靠近下装配圆筒(4)的变厚度截面处。所述弹簧元件(2)可以采用螺旋弹簧钢弹簧，极限变形量不超过40mm。
所述变截面圆筒的开始变截面位置可以位于圆筒距离底部约2/3高度处，变截面过渡段长度不小于5mm。下装配圆筒(4)的变厚部分的内径可以稍大于上装配圆筒(3)的外径，这样上装配圆筒(3)的下端进入下装配圆筒(4)的变厚部分之后，二者之间产生摩擦，提供阻尼效应。另外可以在下装配圆筒(4)的内腔中设置填充弹性材料(9)，例如硅橡胶、聚氨酯等颗粒材料。这些填充弹性材料(9)可以填充于下装配圆筒(4)的底部，高度例如为圆筒距离底部1/3高度。填充弹性材料(9)可以进一步提供刚度效应。
水平弹性元件(6)设置在中间连接板(5)与下底板(8)之间，并且在水平弹性元件(6)与下底板(8)之间的设置有滑移材料(7)。更具体地，本实施例中，水平弹性元件(6)可以采用高阻尼橡胶或普通橡胶材料，或者其他合适的阻尼材料。滑移材料(7)可以采用聚四氟乙烯材料、石墨粉、无定形碳和金属硼化物等。另外，还可以在所述下底板(8)周边设置凸起，限制水平弹性元件(6)水平滑移的位移。
根据本发明的实施方案，所述上盖板(1)、上装配圆筒(3)、上装配圆筒(4)、中间连接板(5)及下底板(8)均可以采用高强钢材，或者其他合适的材料。
虽然通过实施方式描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。
Claims (9)
1.一种包括竖向阻尼的竖向变刚度三维隔震/隔振装置，其特征在于，包括：
上盖板(1)、弹簧元件(2)、中间连接板(5)、水平弹性元件(6)、滑移材料(7)、下底板(8)及填充弹性材料(9)；
其中，在上盖板(1)的下表面上固定设置有上装配圆筒(3)，在中间连接板(5)的上表面上固定设置有与上装配圆筒(3)相对应的下装配圆筒(4)；上装配圆筒(3)的下端插入下装配圆筒(4)中，弹簧元件(2)套设在上装配圆筒(3)和下装配圆筒(4)外部并且弹簧元件(2)上下端分别与上盖板(1)和中间连接板(5)相连接；
下装配圆筒(4)为变截面圆筒，弹簧元件(2)达到预设变形时，上装配圆筒(3)的下端插入到基本靠近下装配圆筒(4)的变厚度截面处；填充弹性材料(9)填充在下装配圆筒(4)的下部内腔中；
水平弹性元件(6)设置在中间连接板(5)与下底板(8)之间，并且在水平弹性元件(6)与下底板(8)之间的设置有滑移材料(7)。
2.根据权利要求1所述的包括竖向阻尼的竖向变刚度三维隔震/隔振装置，其特征在于，所述变截面圆筒的开始变截面位置位于圆筒距离底部约2/3高度处，变截面过渡段长度不小于5mm。
3.根据权利要求1所述的包括竖向阻尼的竖向变刚度三维隔震/隔振装置，其特征在于，所述滑移材料(7)为耐磨滑移材料，选自聚四氟乙烯材料、石墨粉、无定形碳和金属硼化物。
4.根据权利要求1所述的包括竖向阻尼的竖向变刚度三维隔震/隔振装置，其特征在于，所述水平弹性元件(6)采用橡胶材料或聚氨酯隔材料。
5.根据权利要求1所述的包括竖向阻尼的竖向变刚度三维隔震/隔振装置，其特征在于，所述弹簧元件(2)为钢螺旋弹簧，结构自重荷载下发生预设变形量为约25mm，极限变形量不超过40mm。
6.根据权利要求1所述的包括竖向阻尼的竖向变刚度三维隔震/隔振装置，其特征在于，上盖板(1)、上装配圆筒(3)、下装配圆筒(4)、中间连接板(5)及下底板(8)均采用高强钢材。
7.根据权利要求1所述的包括竖向阻尼的竖向变刚度三维隔震/隔振装置，其特征在于，所述下底板(8)周边设有凸起。
8.根据权利要求1所述的包括竖向阻尼的竖向变刚度三维隔震/隔振装置，其特征在于，填充弹性材料(9)填充于下装配圆筒(4)的内部，填充高度为圆筒距离底部1/3高度。
9.根据权利要求1所述的包括竖向阻尼的竖向变刚度三维隔震/隔振装置，其特征在于，上装配筒(3)外径比下装配筒(4)内径小4mm，与下装配筒(4)变截面后的内径相当。
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