CN208088122U - 一种基于黏滞流体与弹簧阻尼的拉索锚固端阻尼器 - Google Patents
一种基于黏滞流体与弹簧阻尼的拉索锚固端阻尼器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种基于黏滞流体与弹簧阻尼的拉索锚固端阻尼器，包括外筒与置于外筒内部的油缸和内筒；油缸底面与底部锚固钢索相连；油缸内部设置活塞；活塞与连接杆固定相连；连接杆穿过油缸顶面开设的通孔与内筒的底部固定相连；塞与油缸壁之间密封；连接杆与油缸顶面通孔之间密封；油缸顶面与活塞之间通过至少两根劲性弹簧连接，内筒的上部与上部锚固钢索相连；锚固钢索在动力荷载作用下产生振动拉动内筒移动带动连接杆移动，连接杆移动带动活塞移动。本实用新型中的油缸同时产生流体阻尼力与弹簧共同阻尼协同工作的方法，能够在不损耗拉索刚度的前提下，有效控制瞬间动力荷载作用在斜拉桥上产生的内力和位移突变，减轻拉索锚固端的负担。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程桥梁工程领域和结构减振控制领域，特别是一种基于黏滞流体与弹簧阻尼的拉索锚固端阻尼器。
背景技术
斜拉桥拉索极易发生大幅的风振、风雨振和参数振动。现有技术中，斜拉桥减小振动反应的措施主要包括（1）调整斜拉桥索塔布局，优化构件尺寸；（2）提高斜拉桥刚度；（3）设置减振控制装置。在斜拉桥结构功能确定的前提下，调整其索塔布局难度较大；而提高斜拉桥刚度必然会增大关键构件截面尺寸，不仅提高施工难度，更增加了建造成本和振动反应。根据阻尼器内部耗能材料，斜拉索常用减振阻尼器可分为：高阻尼橡胶减振器、粘性剪切型阻尼器、油阻尼器、磁流变(MR)阻尼器及磁力阻尼器等。其中黏滞流体阻尼器因其耗能多、构造简单而广泛应用于建筑、机械等领域，因此，在斜拉桥关键构件上合理布置减振控制装置将会是一种极具前景的方案。普通斜拉桥拉索一般直接锚固于主梁端部，利用外置阻尼器减振，当拉索因振动产生位移不大时，其减振效果并不理想。
发明内容
1、所要解决的技术问题：
本发明提供一种基于黏滞流体与弹簧阻尼的拉索锚固端阻尼器，该阻尼器改变了普通斜拉桥拉索一般直接锚固于主梁端部的方法，本发明的采用的方法是将外筒锚固在主梁内，其减振更直接有效，能够在不损耗拉索刚度的前提下，有效控制瞬间动力荷载作用在斜拉桥上产生的内力和位移突变，减轻拉索锚固端的负担。本发明中采用了在油缸中同时产生黏滞流体阻尼力与弹簧共同阻尼协同工作的方法，能够在不损耗拉索刚度的前提下，有效控制瞬间动力荷载作用在斜拉桥上产生的内力和位移突变，减轻拉索锚固端的负担。
2、技术方案：
一种基于黏滞流体与弹簧阻尼的拉索锚固端阻尼器，包括外筒与置于外筒内部的油缸和内筒；其特征在于：所述油缸底面与底部锚固钢索相连；所述油缸内部设置活塞；活塞与连接杆固定相连；连接杆穿过油缸顶面开设的通孔与内筒的底部固定相连；所述活塞与油缸壁之间密封；所述连接杆与油缸顶面通孔之间密封；所述油缸顶面与活塞之间通过至少两根劲性弹簧连接，所述内筒的上部与上部锚固钢索相连；所述锚固钢索在动力荷载作用下产生振动，拉动内筒移动，带动固定在内筒中的连接杆移动，连接杆移动带动活塞沿油缸壁移动。
进一步地，所述油缸内部灌满阻尼液；所述活塞将油缸分为阻尼前腔和后腔；所述活塞表面开设至少两个活塞油孔；所述活塞油孔为活塞上的通孔，提供阻尼液在阻尼前腔和后腔之间流动通道。活塞上开有微小孔洞作为活塞油孔，其作用是当有动力荷载并发生相对位移时，阻尼液通过活塞油孔产生阻尼力。油缸内部充满阻尼系数较大的阻尼液，在拉索张拉状态下，活塞压紧弹簧，为拉索提供刚度；当构件在动力荷载作用下并发生相对位移，阻尼液流过活塞油孔产生阻尼力，同时劲性弹簧提供部分阻尼。
进一步地，所述外筒为圆柱形。
进一步地，所述外筒底部由内到外依次为限位套与紧固盖；所述限位套与紧固盖固定相连；所述限位套为橡胶；所述限位套与紧固盖表面相应的位置设置通孔，连接油缸底面的锚固钢索依次穿过限位套与紧固盖的通孔。
进一步地，所述外筒的顶部由内到外依次为限位套与紧固盖；所述限位套与紧固盖固定相连；所述限位套为橡胶；所述限位套与紧固盖表面相应的位置设置通孔，连接内筒顶部的锚固钢索依次穿过限位套与紧固盖的通孔。
进一步地，所述底部锚固钢索设置千斤顶。本方法中采用千斤顶用来平衡钢索受到拉力的。
进一步地，所述内筒侧壁设置灌浆孔，通过灌浆孔将灌浆液灌入内筒中。当上述的构件连接完成时，通过灌浆孔将灌浆液灌入到内筒中，等灌浆液凝固后，连接杆的非活塞端就固定在内筒中。
进一步地，位于油缸外和内筒外侧的连接杆表面设置保护套。
3、有益效果：
（1）本发明中油缸内部灌满阻尼液，当油缸中的活塞移动时会产生阻尼液阻尼；油缸的活塞与油缸的端部之间固定劲性弹簧，当油缸中的活塞移动时根据活塞移动的位置会产生相应的弹性阻尼。不管是阻尼液阻尼还是弹性阻尼，均是在钢索的受力在同一条直线上，同时产生阻尼力大小能够满足拉索刚度要求，因而可用于对振动要求严格的桥梁拉索锚固端的连接。
（2）在本发明中，油缸中的阻尼液为黏滞流体阻尼，并且在油缸中设置有劲性弹簧进行弹簧阻尼，两者都被设计在同一个油缸中进行协同工作，能够有效的提高减振的效率。
（3）本发明中在外筒的两端均加设限位套和紧固盖，从而能够解决密封性问题。
（4）本发明的安装的位置是将外筒锚固在主梁内，这样固定会使减振更直接有效，能够在不损耗拉索刚度的前提下，有效控制瞬间动力荷载作用在斜拉桥上产生的内力和位移突变，减轻拉索锚固端的负担。
附图说明
图1为本发明的安装结构图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明的油缸的剖面图；
图4本发明的中内筒的剖面图；
图5为本发明钢筋锚固部位的结构示意图。
图中： 1-外筒，2-油缸，3-内筒，4-活塞，5-活塞油孔，6-阻尼液，7-连接杆，8-劲性弹簧，9-限位套，10-紧固盖，11-保护套，12-锚固钢索，13-千斤顶，14-主梁，15-外筒锚具，16-紧固螺栓，17-钢绞线锚具，18-灌浆孔，19-灌浆料。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明。
如附图1和2所示，一种基于黏滞流体与弹簧阻尼的拉索锚固端阻尼器，包括外筒1与置于外筒内部的油缸2和内筒3，所述油缸2与内筒3相连；所述油缸底面与锚固钢索12相连；所述油缸内部设置活塞4；活塞4与连接杆7固定相连；连接杆7通过油缸顶面开设的通孔与内筒的底部固定相连；所述连接杆与活塞一起移动；所述活塞油缸侧壁密封；所述连接杆与油缸顶面密封；所述油缸顶面与活塞之间设置至少两根弹簧8连接，所述内筒的上部与锚固钢索12相连。
如附图1外筒1为圆柱形筒体，筒体一端设有锚固夹具15且预埋在混凝土主梁14中，另一端留有可插入内筒3的孔洞。外筒两端均设置有限位套9和紧固盖10，限位套9约束锚固钢索12的钢绞线束位置，紧固盖10将限位套9和内筒3固定在外筒1内部。
外筒中部设有空腔体即油缸2，油缸的一端与锚固钢索12连接，另一端布有劲性弹簧8且在油缸顶部预留可插入连接杆7的孔洞，该孔洞与内筒腔互通，油缸内注满阻尼液6，活塞4将腔体分隔成阻尼前腔和后腔。内筒3一端预留钢绞线束孔洞，一端预留可插入连接杆7的孔洞，内筒3插入外筒；连接杆7一端连接活塞4，另一端锚固在内筒3中。其中图3为油缸的剖面图；图4内筒的剖面图；图5为锚固部位的结构示意图。
阻尼器结构在正常使用情况下，拉索处于张拉状态，锚固钢索12的钢绞线受到拉力作用，通过连接杆7拉动油缸2中的活塞4压缩连接在油缸2一端具有较大的抗压承载力的劲性弹簧8，使整个构件处于平衡状态，劲性弹簧8与黏滞流体6共同构成黏滞流体-弹簧阻尼减振体系。
当构件在动力荷载作用下并发生相对位移时，内筒3在瞬时动力作用下相对运动，并通过连接杆7推动活塞4，活塞4内的部分阻尼液6受到挤压流过微小的活塞油孔5产生阻尼力，同时此前受到挤压的劲性弹簧8也提供部分阻尼，以达到黏滞流体和弹簧阻尼协作消能的工作状态。
同时因为阻尼力大小与所述活塞油孔5的路径长度成正比，所以可通过增大活塞4厚度或采用增加活塞油孔5路径长度两种方法来达到增大阻尼力的效果。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (8)
1.一种基于黏滞流体与弹簧阻尼的拉索锚固端阻尼器，包括外筒与置于外筒内部的油缸和内筒；其特征在于：所述油缸底面与底部锚固钢索相连；所述油缸内部设置活塞；活塞与连接杆固定相连；连接杆穿过油缸顶面开设的通孔与内筒的底部固定相连；所述活塞与油缸壁之间密封；所述连接杆与油缸顶面通孔之间密封；所述油缸顶面与活塞之间通过至少两根劲性弹簧连接，所述内筒的上部与上部锚固钢索相连；所述锚固钢索在动力荷载作用下产生振动，拉动内筒移动，带动固定在内筒中的连接杆移动，连接杆移动带动活塞沿油缸壁移动。
2.根据权利要求1所述的一种基于黏滞流体与弹簧阻尼的拉索锚固端阻尼器，其特征在于：所述油缸内部灌满阻尼液；所述活塞将油缸分为阻尼前腔和后腔；所述活塞表面开设至少两个活塞油孔；所述活塞油孔为活塞上的通孔，提供阻尼液在阻尼前腔和后腔之间流动通道。
3.根据权利要求1所述的一种基于黏滞流体与弹簧阻尼的拉索锚固端阻尼器，其特征在于：所述外筒为圆柱形。
4.根据权利要求1或3任一权利要求所述的一种基于黏滞流体与弹簧阻尼的拉索锚固端阻尼器，其特征在于：所述外筒底部由内到外依次为限位套与紧固盖；所述限位套与紧固盖固定相连；所述限位套为橡胶；所述限位套与紧固盖表面相应的位置设置通孔，连接油缸底面的锚固钢索依次穿过限位套与紧固盖的通孔。
5.根据权利要求1或3任一权利要求所述的一种基于黏滞流体与弹簧阻尼的拉索锚固端阻尼器，其特征在于：所述外筒的顶部由内到外依次为限位套与紧固盖；所述限位套与紧固盖固定相连；所述限位套为橡胶；所述限位套与紧固盖表面相应的位置设置通孔，连接内筒顶部的锚固钢索依次穿过限位套与紧固盖的通孔。
6.根据权利要求1所述的一种基于黏滞流体与弹簧阻尼的拉索锚固端阻尼器，其特征在于：所述底部锚固钢索设置千斤顶。
7.根据权利要求1所述的一种基于黏滞流体与弹簧阻尼的拉索锚固端阻尼器，其特征在于：所述内筒侧壁设置灌浆孔，通过灌浆孔将灌浆液灌入内筒中。
8.根据权利要求1所述的一种基于黏滞流体与弹簧阻尼的拉索锚固端阻尼器，其特征在于：位于油缸外和内筒外侧的连接杆表面设置保护套。
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