CN113789881B - 适用于阶跃荷载的阻尼器及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于阶跃荷载的阻尼器及使用方法，包括移动部分、固定部分，固定部分固定安装在结构构件上，移动部分包括顶部钢板、空心钢管、弯曲板、底部滑动板，固定部分包括钢壁、底部钢板；钢壁固定安装在底部钢板上，顶部钢板盖设在钢壁上端，顶部钢板能相对固定部分沿横向或纵向移动，顶部刚板上表面与结构构件相连接，空心钢管位于钢壁内中心，其安装在顶部钢板下表面中部，底部滑动板安装在空心钢管下端，底部滑动板位于钢壁内底中心，若干弯曲板安装在空心钢管周侧,本阻尼器可以根据弯曲板的布置方式和尺寸使其具有不同方向的耗能作用，适用于不同强度的动态荷载；移动部分、固定部分并无固定连接，移动部分可在损伤或失效时更换。

Description

适用于阶跃荷载的阻尼器及使用方法
技术领域
本发明涉及结构控制系统（阻尼系统）领域，尤其涉及一种适用于阶跃荷载的阻尼器及使用方法。
背景技术
随着基础设施使用年限和建设成本的增加，工程师们开始尝试延长结构的使用寿命以实现更高的可持续性。桥梁、建筑物和管道系统等基础设施的结构构件经常受到由地震和风等动态载荷引起的振动，此类振动需要得到有效的控制，以确保基础设施的可持续性和适用性。动态荷载可能会导致结构构件发生损伤与破坏，对结构产生不利影响。
传统的减振方法是在结构的设计阶段为系统提供较大的刚度。然而，考虑到材料和成本问题，在结构设计阶段仅允许提供较小的刚度。目前，有许多措施能够有效控制结构构件中振动。然而，这些措施中大多都没有考虑到结构特别是桥梁的收缩和膨胀，温度载荷可能会导致金属阻尼器出现疲劳并降低其性能和使用寿命。此外，绝大多数的阻尼器（被动阻尼器）仅适用于某一特定强度的地震。而当地震荷载强度较大过较小时，阻尼器可能出现失效的情况，或者会因为其刚度太大而无法正常工作。
因此，有必要采用结构控制系统来减少结构因动态载荷而产生的振动。目前被广泛应用的结构控制系统主要包括被动、主动、半主动以及混合控制系统。与其他控制系统相比，其中被动控制系统较为简单且极为便宜。然而，被动控制系统大多数是为某一特定强度的动态激励而设计的。
发明内容
本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种适用于阶跃荷载的阻尼器及使用方法，用于减小结构构件由于动态荷载引起的振动。阶跃表示它可适用于不同强度的动态荷载，而不是某一特定强度的动态荷载。
本发明解决技术问题所采用的方案是，一种适用于阶跃荷载的阻尼器，包括移动部分、固定部分，固定部分固定安装在桥墩上或其他结构构件上，所述移动部分包括顶部钢板、空心钢管、弯曲板、底部滑动板，所述固定部分包括钢壁、底部钢板；
所述钢壁固定安装在底部钢板上，所述顶部钢板盖设在钢壁上端，顶部钢板能相对固定部分沿横向或纵向移动，顶部钢板上表面与结构构件相连接，空心钢管位于钢壁内中心，其安装在顶部钢板下表面中部，底部滑动板安装在空心钢管下端，底部滑动板位于钢壁内底中心，若干弯曲板安装在空心钢管周侧；
所述弯曲板为圆弧板，各个弯曲板的弧长相同或不同。
进一步的，所述弯曲板焊接在空心钢管的外表面，空心钢管周侧面圆周均布四组弯曲板，每组弯曲板包括由上至下间隔设置的至少一个弯曲板。
进一步的，所述弯曲板焊接在空心钢管的外表面，空心钢管前后侧面对称设置两组弯曲板，空心钢管左右侧面对称设置两组弯曲板，每组弯曲板包括由上至下间隔设置的至少一个弯曲板，空心钢管前后侧面的弯曲板与空心钢管左右侧面的弯曲板交错设置。
进一步的，位于最上层的弯曲板与钢壁内壁接触或存在间隙，除位于最上层的弯曲板外，其余弯曲板外端与钢壁内壁之间的距离不大于最上层的弯曲板与钢壁内壁之间的距离。
进一步的，所述空心钢管与顶部钢板焊接，底部滑动板与空心钢管焊接。
进一步的，所述钢壁外周侧均布有若干加劲肋，加劲肋焊接在钢壁的外表面，加劲肋、钢壁下端与底部钢板焊接。
一种阻尼器的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：根据使用位置需求，设计弯曲板在空心钢管上的布置放置，然后制作，移动部分、固定部分；
步骤二：将固定部分固定安装在桥墩或其他结构构件上；
步骤三：将移动部分安装在固定部分内；
步骤四：将移动部分与主梁或其他结构构件相连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，可以根据弯曲板的布置方式和尺寸使其具有不同方向的耗能作用，同时适用于不同强度的动态荷载，并不局限于某一设计强度的动态荷载；还可以在不影响其性能的情况下，吸收结构由于温度作用引起胀缩量，而且移动部分、固定部分并无固定连接，移动部分可在损伤或失效时轻松更换；同时，在动态荷载下还起到了限位器的作用，即使发生故障，也能防止桥梁的落梁。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1是本阻尼器的剖面图。
图2是移动部分的结构示意图。
图3是固定部分的结构示意图。
图4是本阻尼器的结构爆炸图。
图中：1-顶部钢板；2-空心钢管；3-弯曲板；4-底部滑动板；5-钢壁；6-加劲肋；7-底部钢板。
具体实施方式
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明 一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 中的实施例，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例，都属于本发明 保护的范围。
如图1-4所示，一种适用于阶跃荷载的阻尼器，包括移动部分、固定部分，固定部分固定安装在桥墩上或其他结构构件上，所述移动部分包括顶部钢板1、空心钢管2、弯曲板3、底部滑动板4，所述固定部分包括钢壁5、底部钢板7；
所述钢壁固定安装在底部钢板上，所述顶部钢板盖设在钢壁上端，顶部钢板能相对固定部分沿横向或纵向移动，顶部钢板上表面与主梁或其他结构构件相连接，空心钢管位于钢壁内中心，其安装在顶部钢板下表面中部，底部滑动板安装在空心钢管下端，底部滑动板位于钢壁内底中心，若干弯曲板安装在空心钢管周侧；
所述弯曲板为圆弧板，各个弯曲板的弧长相同或不同，弯曲板为主要耗能构件，通过弯曲来消耗能量；
受力后，移动部分相对固定部分移动，弯曲板与钢壁发生挤压变形，进行耗能；移动部分、固定部分并无固定连接，移动部分在损坏或失效后可拆除、维修或就地更换。
在本实施例中，可以根据弯曲板的布置方式和尺寸使其具有不同方向的耗能作用，同时适用于不同强度的动态荷载，并不局限于某一设计强度的动态荷载.
在本实施例中，本阻尼器所用材料可以为钢、低碳钢等金属材料，因此阻尼器的耗能能力受材料特性的影响，空心钢管的高度取决于弯曲板的数量和弧长，弯曲板的设计取决于弯曲半径、板厚、弧长和所用材料。
在本实施例中，所述弯曲板焊接在空心钢管的外表面，空心钢管周侧面圆周均布四组弯曲板，每组弯曲板包括由上至下间隔设置的至少一个弯曲板。
在本实施例中，所述弯曲板焊接在空心钢管的外表面，空心钢管前后侧面对称设置两组弯曲板，空心钢管左右侧面对称设置两组弯曲板，每组弯曲板包括由上至下间隔设置的至少一个弯曲板，空心钢管前后侧面的弯曲板与空心钢管左右侧面的弯曲板交错设置。
在本实施例中，位于最上层的弯曲板与钢壁内壁接触或存在间隙，除位于最上层的弯曲板外，其余弯曲板外端与钢壁内壁之间的距离不大于最上层的弯曲板与钢壁内壁之间的距离。
在本实施例中，所述空心钢管与顶部钢板焊接，底部滑动板与空心钢管焊接。
在本实施例中，所述钢壁外周侧均布有若干加劲肋6，加劲肋焊接在钢壁的外表面，加劲肋、钢壁下端与底部钢板焊接。
一种阻尼器的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：根据使用位置需求，设计弯曲板在空心钢管上的布置放置，然后制作，移动部分、固定部分；
步骤二：将固定部分固定安装在桥墩或其他结构构件上；
步骤三：将移动部分安装在固定部分内；
步骤四：将移动部分与主梁或其他结构构件相连接。
本专利如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种适用于阶跃荷载的阻尼器，其特征在于：包括移动部分、固定部分，固定部分固定安装在桥墩或其他结构构件上，所述移动部分包括顶部钢板、空心钢管、弯曲板、底部滑动板，所述固定部分包括钢壁、底部钢板；
所述钢壁固定安装在底部钢板上，所述顶部钢板盖设在钢壁上端，顶部钢板能相对固定部分沿横向或纵向移动，顶部钢板上表面与主梁或其他结构构件相连接，空心钢管位于钢壁内中心，其安装在顶部钢板下表面中部，空心钢管与顶部钢板焊接，底部滑动板安装在空心钢管下端，底部滑动板位于钢壁内底中心，若干弯曲板安装在空心钢管周侧；
所述弯曲板为圆弧板，各个弯曲板的弧长不同；
位于最上层的弯曲板与钢壁内壁接触或存在间隙，除位于最上层的弯曲板外，其余弯曲板外端与钢壁内壁之间的距离不大于最上层的弯曲板与钢壁内壁之间的距离；
所述弯曲板焊接在空心钢管的外表面，空心钢管前后侧面对称设置两组弯曲板，空心钢管左右侧面对称设置两组弯曲板，每组弯曲板包括由上至下间隔设置的至少一个弯曲板，空心钢管前后侧面的弯曲板与空心钢管左右侧面的弯曲板交错设置；
所述底部滑动板与空心钢管焊接；
所述钢壁外周侧均布有若干加劲肋，加劲肋焊接在钢壁的外表面，加劲肋、钢壁下端与底部钢板焊接。
2.一种阻尼器的使用方法，采用如权利要求1所述的适用于阶跃荷载的阻尼器，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：根据使用位置需求，设计弯曲板在空心钢管上的布置放置，然后制作，移动部分、固定部分；
步骤二：将固定部分固定安装在桥墩上或其他结构构件上；
步骤三：将移动部分安装在固定部分内；
步骤四：将移动部分与主梁或其他结构构件相连接。
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