CN202012038U - 一种粘弹阻尼减震器 - Google Patents

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王根会
宋新宏
蔺鹏臻
马华军
金学军
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Abstract

本实用新型公开了一种粘弹阻尼减震器，包括阻尼结构和滑板结构；所述阻尼由约束层和阻尼层组成，约束层包括第一约束层和第二约束层，自安装平面自下而上依次是第二约束层、阻尼层、第一约束层；所述滑板结构包括抗剪楔块、楔块弹簧和滑板，楔块弹簧固定连接在滑板和抗剪楔块之间；该粘弹阻尼减震器具有构造简单、施工方便、耐久性好、造价低廉等诸多优点，而且具有很好的耗能能力，它可以在不影响结构基本动力特性的前提下，既可以降低结构的地震响应，同时还满足温度变化、收缩徐变等因素引起的变形要求。使结构不产生附加内力等优点。

Description

一种粘弹阻尼减震器
技术领域
本实用新型涉及混凝土桥梁减震控制技术领域，尤其是一种粘弹阻尼减震器。
背景技术
多次震灾资料表明，对于混凝土桥梁，梁部本身由于地震而产生的破坏是很小的，桥梁上部结构的主要震害为梁端产生过大的偏移，梁端之间相互碰撞甚至落梁等震害形式，导致这些严重震害的原因除了由于桥墩产生过大的倾斜和基础破坏等因素之外，另外一个重要的原因就是由于活动支座在顺桥向有较大的移位或固定支座本身强度不够发生剪断和脱落等破坏引起的，因此桥梁支座是混凝土梁桥抗震设计的薄弱环节之一，也是抗震控制中需要设置减震装置的主要部位。
当我们在顺桥向的活动支座处加上粘弹阻尼减震器后，一个突出的问题就是怎样解决发生地震时粘弹阻尼减震器对桥梁结构的减震作用和无地震时结构正常工作要求之间的矛盾。因为根据《公路桥梁抗震设计规范》的规定，桥梁结构未加粘弹阻尼减震器之前，活动支座应能沿桥的纵向自由移动，其移动的距离应大于梁由于荷载引起的纵向变形与环境温度变化引起的纵向变形之和。当加上减震器后，减震器限制了活动支座沿该方向的自由移动，这样，即使没有地震作用，在其他因素影响下，当梁产生纵向变形时，在减震器中也有可能产生很大的变形和内力作用，而这些内力通过墩顶传递到桥梁结构的下部，从而改变整个结构的内力分配，影响桥梁结构的正常使用，同时对减震器的合理设计和使用寿命带来很大的影响。
实用新型内容
本实用新型提供一种粘弹阻尼减震器，在无地震时粘弹阻尼减震器不能影响桥梁结构的正常工作，特别是能够保证当环境温度发生变化时活动支座沿纵桥向的自由移动。发生地震时减震控制系统对桥梁结构具有减震作用，
一种粘弹阻尼减震器，包括阻尼结构和滑板结构；所述阻尼结构由约束层和阻尼层组成，约束层包括第一约束层和第二约束层，自安装平面自下而上依次是第二约束层、阻尼层、第一约束层；所述滑板结构包括抗剪楔块、楔块弹簧和滑板，楔块弹簧固定连接在滑板和抗剪楔块之间；
所述第一约束层上有交叉成十字形的第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽的宽度和滑板的宽度相同，第二凹槽的宽度和滑板结构上抗剪楔块的宽度相同，第二约束层和桥墩固定连接；
所述滑板的一端与桥梁的下翼缘固定连接。
所述的粘弹阻尼减震器，所述约束层为层叠状，层与层之间用钢板分开。
该粘弹阻尼减震器具有构造简单、施工方便、耐久性好、造价低廉等诸多优点，而且具有很好的耗能能力，它可以在不影响结构基本动力特性的前提下，既可以降低结构的地震响应，同时还满足温度变化、收缩徐变等因素引起的变形要求。使结构不产生附加内力等优点。
附图说明
图1为本实用新型粘弹阻尼减震器的主视图；
图2为本实用新型粘弹阻尼减震器的俯视图；
图3为本实用新型约束层的平面图；
图4为本实用新型滑板的平面图；
图5为本实用新型滑板结构的装配后的平面图；
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
实施例1
参考图1至图5，本实用新型的粘弹阻尼减震器包括与桥墩固定连接的阻尼结构和与桥梁端部下翼缘固定连接的滑板结构。所述阻尼结构由约束层和阻尼层30组成，约束层包括第一约束层10和第二约束层20，自安装平面自下而上依次是第二约束层20、阻尼层30、第一约束层10。所述滑板结构包括抗剪楔块402、楔块弹簧403和滑板401，滑板401由表面精加工后的钢板制成，滑板401构造形式见图3。抗剪楔块402为矩形截面，长度根据其所受最大剪力需要的面积计算确定。为了减小楔块的面积，抗剪楔块可采用抗剪强度较大的材料制成，楔块弹簧固定连接在滑板和抗剪楔块之间，其刚度由计算确定。
第一约束层10上有交叉成十字形的第一凹槽102(沿减震方向)和第二凹槽101(垂直减震方向)，第一凹槽102的宽度和滑板401的宽度相同，第二凹槽101的宽度和滑板结构上抗剪楔块402的宽度相同，第二凹槽101的深度可根据抗震强度或者抗震需要进行自主确定，第二约束层20和桥墩固定连接，在减震方向的两边预留有一定数量的螺栓孔。所述约束层均由钢板制成，阻尼层由粘弹阻尼材料制成。
所述滑板401通过两端的螺栓孔和桥梁的下翼缘固定连接，当桥梁活动支座在环境温度发生变化或其他因素影响下在允许的范围内移动时，滑板结构能够随着活动支座在第一凹槽内自由移动。
为了防止约束层材料在水平剪切变形过程中发生弯曲变形，所述约束层可分成层叠状，层与层之间用较薄的钢板分开。
这样，无地震时活动支座带动滑板401顺着第一凹槽102在减震方向做自由移动，不起减震控制作用；地震时，当活动支座的位移大于所规定的数值时，滑板结构中的抗剪楔块402进入第二凹槽101内，楔块弹簧403弹出将抗剪楔块402卡在第二凹槽101内，这时，滑板结构和阻尼结构连接成一个整体，滑板结构和阻尼结构构成一个完整的减震控制系统参加工作。在地震荷载作用下，当粘弹阻尼减震器作往复的剪切运动时，阻尼层中的粘弹阻尼材料在该剪切运动过程中耗散能量，达到减震控制的目的。
该粘弹阻尼减震器可以广泛的应用在混凝土桥梁结构中，把该粘弹阻尼减震器的阻尼结构和滑板结构分别固定在活动支座处的墩顶和梁端部的下翼缘上，无地震时活动支座带动滑板结构在减震方向做自由移动，有地震时滑板结构带动阻尼减震器构成一个完整的减震器参加工作，达到减震的目的。
对于混凝土简支梁桥和连续梁桥，粘弹阻尼减震器在顺桥向宜布置在活动支座处，在地震荷载作用下，当活动支座受到的水平地震力大于其摩擦阻尼而产生位移时，连接在梁和墩之间的粘弹阻尼减震器通过往复运动而耗散大量的能量，这样就把原先仅由固定支座单独承担的桥梁上部结构的地震响应转化为由固定支座和粘弹阻尼减震器共同承担，可以极大的缓解固定支座锚栓的地震荷载。
实施例2
为了考察该粘弹阻尼减震器的减震效果我们以一实桥为研究对象，采用大型通用软件对其进行动力分析，同时对粘弹阻尼减震器的参数进行选择，考虑在三种不同的地震波作用下桥梁结构的地震响应，并采用该粘弹阻尼减震器对桥梁结构进行减震仿真分析。研究在受到地震激励作用下该减震装置用于实桥的减震效果，通过建立有限元模型分析结果表明，粘弹阻尼减震器能够有效地控制桥梁结构的振动。部分数值见下表。
墩、台顶位移、速度、加速度值减震效果
Figure BSA00000450745500041
Figure BSA00000450745500051
注：表中位移单位为(m)，速度单位为(m/s)，加速度单位为(m/s2)，表中β为减震控制率，u为纵向水平位移；工况1表示未加粘弹阻尼减震器，工况2表示加有粘弹阻尼减震器。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种粘弹阻尼减震器，其特征在于，包括阻尼结构和滑板结构；所述阻尼结构由约束层和阻尼层组成，约束层包括第一约束层和第二约束层，自安装平面自下而上依次是第二约束层、阻尼层、第一约束层；所述滑板结构包括抗剪楔块、楔块弹簧和滑板，楔块弹簧固定连接在滑板和抗剪楔块之间；
所述第一约束层上有交叉成十字形的第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽的宽度和滑板的宽度相同，第二凹槽的宽度和滑板结构上抗剪楔块的宽度相同，第二约束层和桥墩固定连接；
所述滑板的一端与桥梁的下翼缘固定连接。
2.根据权利要求1所述的粘弹阻尼减震器，其特征在于，所述约束层为层叠状，层与层之间用钢板分开。
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