CN117779973A - 一种用于输电塔风振控制的防撞击摆式调谐质量阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于输电塔风振控制的防撞击摆式调谐质量阻尼器，包括顶部的L板型夹具、钢杆、质量块、耳板、弹簧、粘弹性防撞垫、弹簧固定夹板、弹簧L板夹具；所述的顶部L板夹具共四个，与塔顶角钢来固定悬挂质量块；所述质量块焊有耳板，便于与钢杆连接形成单向转动的铰，所述弹簧一端与弹簧L板夹具的带环螺栓相连，另一端通过螺栓与质量块相连；所述的粘弹性防撞垫分布在质量块调谐方向的两端，当塔体因为外部风荷载等激励而产生横线方向的晃动时，质量块产生与结构相反的摆动，通过弹簧耗散能量和限制质量块位移，控制结构的振动，并通过粘弹性防撞垫达到防撞击的目的。
Description
技术领域
本发明属于输电塔风振控制技术领域，具体涉及一种用于输电塔风振控制的防撞击摆式调谐质量阻尼器。
背景技术
输电线路体系是电网运行的大动脉。输电塔的破坏会导致供电系统的瘫痪，给社会和人民的生命财产造成严重的后果。台风是一种严重的自然灾害，强烈的台风会导致输电塔的横线方向的倒塌。为了减小结构在风振作用下的灾害响应，摆式调谐质量阻尼器被广泛应用于结构振动响应控制中。通过对弹簧刚度和摆长进行设计，使调谐质量阻尼器的频率接近输电塔发生横线倒塌破坏时发生的一阶自振频率，当外力作用在主结构上，单摆随之产生与主结构相反的运动，从而减小输电塔的振动响应，尤其对于台风灾害较为频繁的地区，应用调谐质量阻尼器减振技术是非常必要的。
目前摆式TMD技术已应用于许多高耸建筑与结构，其中弹簧摆式TMD可以解决输电塔TMD应用摆长过短的问题，但其仍然存在弹簧在安装时可能发生扭转的问题、TMD摆动幅度过大时可能与塔体发生碰撞以及质量块非调谐方向扰动等问题。因此常见的TMD装置在输电塔的具体应用时仍需根据实际具体改进。
为了解决上述难题，本发明提出了一种焊有带环螺栓的弹簧夹具来保证弹簧自由转动，钢杆上下设计双铰接解决质量块非调谐方向的扰动以及在调谐方向安装粘弹性防撞垫来避免与塔体发生碰撞时对塔体的影响。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种用于输电塔风振控制的防撞击摆式调谐质量阻尼器，该装置可有效控制风荷载作用下输电塔的结构响应，解决因一阶自振频率振动而导致的输电塔横线方向倒塌的问题。此外，该装置构造简单，稳定性好，便于推广和应用。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于输电塔风振控制的防撞击摆式调谐质量阻尼器，包括顶部的L板型夹具、钢杆、质量块、耳板、弹簧、粘弹性防撞垫、弹簧固定夹板、弹簧L板夹具；所述的顶部的L板型夹具通过螺栓与塔顶的角钢固定，所述的钢杆上部通过插销与顶部的L板型夹具活动连接，钢杆下部与质量块上方的耳板活动连接，在上下形成两个可沿调谐方向自由摆动的铰；所述弹簧固定夹板对称与质量块侧面焊接，粘弹性防撞垫分布在质量块调谐方向的两侧，弹簧一端通过螺栓固定在弹簧固定夹板上，另一端与弹簧L板夹具上的带环螺栓连接。
本发明所述的顶部的L板型夹具，包括两组L型上板与L型下板，所述L型上板与L型下板背靠背呈上下结构固定在一起，两组L型上板通过螺栓固定住塔顶的角钢，两组L型下板通过螺栓与钢杆上端保持活动铰接。
所述的弹簧与单摆共同组成了弹簧摆，弹簧用于提供额外的刚度，该装置固定悬吊在塔顶的角钢处，在风荷载作用下，输电塔发生振动，带动质量块产生与主结构相反的运动，施加反作用力于主结构上，从而控制结构的振动。该弹簧摆式调谐质量阻尼器通过对钢杆长度和弹簧刚度的设计调节TMD的频率与塔体的一阶自振频率一致，控制输电塔横线方向一阶自振频率的振动，达到最优减振效果。
所述的钢杆的上部与L板的连接以及下部与耳板的连接都为铰接，保证质量块摆动时的水平运动，保证弹簧的水平线性运动，防止弹簧受压的扰动问题出现。
所述的粘弹性防撞垫在质量块调谐方向的两侧对称布置，该粘弹性防撞垫与质量块通过环氧胶粘合。在单摆摆动幅度超出限值可能与塔体相撞时，该粘弹性防撞垫可以通过撞击变形耗散能量，同时提供阻尼耗散摆动能量使单摆复位，减少摆动幅度超出限值对塔体的可能造成的破坏。
所述的弹簧L板夹具上焊有一个可转动的带环螺栓与弹簧的一端圆环相扣，保证弹簧在安装时的自由转动，防止因弹簧扭转造成的TMD减振效果的影响。
本发明的有益效果为：
本发明所述的一种用于输电塔风振控制的防撞击摆式调谐质量阻尼器，构造简单，可有效控制风荷载作用下输电塔的结构响应，解决因一阶自振频率振动而导致的输电塔横线方向倒塌的问题，减振效果好，防撞击，值得推广和应用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明所述的弹簧L板夹具示意图。
图3为本发明下部分示意图。
图4为本发明上部分分解图。
图5为本发明上部分连接示意图。
图6为装置俯视图。
图7为装置仰视图。
图8为装置正视图。
附图标识列表：
1、上部L板夹具，2、钢杆，3、质量块，4、耳板，5、弹簧，6、粘弹性防撞垫，7、弹簧固定夹板，8、弹簧L板夹具，9、带环螺栓，10、L型上板，11、L型下板，12、角钢。
实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1所示，本发明所述的一种用于77系列110KV输电塔风振控制的防撞击摆式调谐质量阻尼器装置（TMD减振装置），包括顶部的L板型夹具1、钢杆2、质量块3、耳板4、弹簧5、粘弹性防撞垫6、弹簧固定夹板7、弹簧L板夹具8。
如图4和5所示，顶部的L板型夹具1包括两组L型上板10与L型下板11，所述L型上板10与L型下板11背靠背呈上下结构通过螺栓固定在一起，两组L型上板10通过螺栓固定住塔顶的角钢12，两组L型下板11通过螺栓（或者插销）与钢杆2上端保持活动铰接。
如图3所示，两根钢杆2和焊接在质量块3上的耳板4通过插销形成铰接，两根弹簧5固定夹板7对称焊接在质量块3调谐方向的两侧，并在弹簧固定夹板3上开螺栓孔用于固定弹簧5，弹簧5固定夹板7能够防止弹簧收到挤压后变形挤出；所述的粘弹性防撞垫6表面保持干燥干净，通过环氧胶在质量块3调谐方向两侧对称粘结，粘结后静置24小时。
如图2所示，所述的弹簧L板夹具8上开一个螺栓孔，配有带环螺栓9，该弹簧L板夹具8与输电塔两侧的L40×3角钢固定。
所述的弹簧5一端拉出两个圆环与质量块上的弹簧固定夹板7对齐，并通过螺栓拧紧固定，另一端设计为闭合的圆环与弹簧L板夹具8的带环螺栓9连接。弹簧5一方面提供刚度配合摆长可以调节TMD频率与输电塔一阶自振频率一致，另一方面可以配合粘弹性防撞垫6限制质量块的位移。
本发明所述的一种用于输电塔风振控制的防撞击摆式调谐质量阻尼器，固定悬吊在塔顶的角钢处，当输电塔受到风荷载激励达到其易倒塌的一阶自振频率时，该装置会沿调谐方向以相同的频率摆动；弹簧的工作状态在受拉与受压之间切换；摆动过大时由粘弹性防撞垫控制撞击，耗散能量；随着风荷载的作用结束，质量块与弹簧均在阻尼作用下回复到初始状态，所述的调谐质量阻尼器减振装置自复位。
需要说明的是，以上内容仅仅说明了本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于输电塔风振控制的防撞击摆式调谐质量阻尼器，其特征在于：包括顶部的L板型夹具、钢杆、质量块、耳板、弹簧、粘弹性防撞垫、弹簧固定夹板、弹簧L板夹具；所述的顶部的L板型夹具通过螺栓与塔顶的角钢固定，所述的钢杆上部通过插销与顶部的L板型夹具活动连接，钢杆下部与质量块上方的耳板活动连接，在上下形成两个可沿调谐方向自由摆动的铰；所述弹簧固定夹板对称与质量块侧面焊接，粘弹性防撞垫分布在质量块调谐方向的两侧，弹簧一端通过螺栓固定在弹簧固定夹板上，另一端与弹簧L板夹具上的带环螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于输电塔风振控制的防撞击摆式调谐质量阻尼器，其特征在于：所述的顶部的L板型夹具，包括两组L型上板与L型下板，所述L型上板与L型下板背靠背呈上下结构固定在一起，两组L型上板通过螺栓固定住塔顶的角钢，两组L型下板通过螺栓与钢杆上端保持活动铰接。
3.根据权利要求1所述的一种用于输电塔风振控制的防撞击摆式调谐质量阻尼器，其特征在于：所述的钢杆的上部与顶部的L板型夹具的连接以及下部与耳板的连接都为铰接。
4.根据权利要求1所述的一种用于输电塔风振控制的防撞击摆式调谐质量阻尼器，其特征在于：所述粘弹性防撞垫与质量块通过环氧胶粘合。
5.根据权利要求1所述的一种用于输电塔风振控制的防撞击摆式调谐质量阻尼器，其特征在于：所述的弹簧L板夹具上焊有一个可转动的带环螺栓与弹簧的一端圆环相扣。
6.根据权利要求1所述的一种用于输电塔风振控制的防撞击摆式调谐质量阻尼器，其特征在于：其工作原理是：所述的弹簧与单摆共同组成了弹簧摆，弹簧用于提供额外的刚度，该装置固定悬吊在塔顶的角钢处，当输电塔受到风荷载激励达到其易倒塌的一阶自振频率时，输电塔发生振动，带动质量块产生与主结构相反的运动，弹簧的工作状态在受拉与受压之间切换，施加反作用力于主结构上，控制结构的振动，摆动过大时由粘弹性防撞垫控制撞击，耗散能量；该弹簧摆式调谐质量阻尼器通过对钢杆长度和弹簧刚度的设计调节TMD的频率与塔体的一阶自振频率一致，控制输电塔横线方向一阶自振频率的振动，达到最优减振效果。
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