CN217107028U

CN217107028U - 一种隧道减震阻尼器及隧道减振结构

Info

Publication number: CN217107028U
Application number: CN202220906897.4U
Authority: CN
Inventors: 汪优; 梁绍华; 王振宇; 王瑞; 陈宝光; 赵晓薇; 熊凡; 马婷婷; 张元�; 王紫薇; 贾茹雪; 代芳; 李国伟; 黄参; 李东晨
Original assignee: Changsha Yaosen Engineering Technology Co ltd; Central South University
Current assignee: Changsha Yaosen Engineering Technology Co ltd; Central South University
Priority date: 2022-04-19
Filing date: 2022-04-19
Publication date: 2022-08-02
Anticipated expiration: 2032-04-19

Abstract

本实用新型提供了一种隧道减震阻尼器及隧道减振结构，所述隧道减振阻尼器包括阻尼板，所述阻尼板设置为带有孔洞的圆形钢板结构；通过将阻尼板设置为内部开孔的结构，克服了轴向和切向应力同时吸收外部传递过来的能量，很好地避免隧道结构的损坏和振动荷载作用下的机械位移，使得隧道结构在原来方向能重新复位，以保证隧道结构能够适应大的变形以快速恢复原状，保持正常工作能力。所述隧道减震结构，包括如上述所述的隧道减震阻尼器，隧道减震阻尼器设置于隧道初次衬砌结构与隧道二次衬砌结构之间所形成的空间内；第一连接板通过第一锚固件与隧道初次衬砌结构连接并延伸至隧道围岩内；第二连接板通过第二锚固件与隧道二次衬砌结构连接。

Description

一种隧道减震阻尼器及隧道减振结构

技术领域

本实用新型涉及隧道施工技术领域，特别是涉及一种隧道减震阻尼器及隧道减振结构。

背景技术

隧道工程建设进入快速发展阶段，隧道振动问题引起了人们的关注。地铁隧道运营时，不可避免地给城市带来了振动、噪声环境污染等问题，对建筑结构稳定造成的破坏，对人身心健康造成的影响；干扰精密实验设备的正常运行。同时，特殊荷载如地震荷载、临近施工荷载、冲击荷载会引起地层围岩的应力应变，造成隧道围岩结构的变形。特殊荷载传递到隧道结构上，引起隧道结构的振动，从而导致隧道整体结构产生附加应力，引起隧道整体结构的变形。环境振动频率不高，但周期性的振动会对隧道结构造成不可逆的永久疲劳损伤，主要表现为基础不均匀沉降、衬砌开裂、墙皮脱落等问题，疲劳破坏的影响最为严重。荷载作用下隧道结构变形超出弹性阶段后，塑性变形的积累使隧道衬砌材料发生脆性破坏，导致隧道结构失去正常工作能力。

目前现有的隧道减小振动的方法不少，有通过改变自身结构以适应振动，如在隧道外围岩和衬砌结构之间设置减震阻尼材料，但作用效果不明显。

实用新型内容

本实用新型提供了一种隧道减震阻尼器，包括阻尼板，所述阻尼板设置为带有孔洞的圆形钢板结构。

可选的，设置于阻尼板上的孔洞设置多个。

可选的，所述阻尼板采用Q235钢制作而成。

可选，在阻尼板上还设有第一连接板和第二连接板，所述第一连接板和第二连接板以阻尼板对称设置。

可选的，所述第一连接板和第二连接板远离阻尼板的端面设置为圆弧结构。

可选的，所述第一连接板和第二连接板的长度与隧道半径之间的比例设置为1:(30-50)。

本实用新型还提供了一种隧道减震结构，包括如上述所述的隧道减震阻尼器，所述隧道减震阻尼器设置于隧道初次衬砌结构与隧道二次衬砌结构之间所形成的空间内；第一连接板通过第一锚固件与隧道初次衬砌结构连接并延伸至隧道围岩内；第二连接板通过第二锚固件与隧道二次衬砌结构连接。

可选的，所述第一锚固件设置为锚杆结构，所述第二锚固件设置为螺栓结构。

可选的，所述隧道减震阻尼器沿隧道圆周方向分布有多件。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型提供的一种隧道减震阻尼器，通过将阻尼板设置为内部开孔的结构，克服了轴向和切向应力同时吸收外部传递过来的能量，很好地避免隧道结构的损坏和振动荷载作用下的机械位移，使得隧道结构在原来方向能重新复位，以保证隧道结构能够适应大的变形以快速恢复原状，保持正常工作能力。

(2)本实用新型提供的一种隧道减振结构，通过将隧道减震阻尼器安装于初衬结构与隧道二次衬砌之间，通过其屈服变形进行能量的吸收，可克服外部荷载以及内部列车荷载传递的压缩拉伸及剪切应力应变，进而避免隧道结构发生超出弹性变形的脆性破坏，使隧道结构能够适应大的变形快速恢复原状，保持正常工作能力。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型实施例中一种隧道减震阻尼器的轴测示意图；

图2是本实用新型实施例中一种隧道减震阻尼器应用于隧道内的示意图；

图3是图2中A处局部放大示意图。

其中：

1、阻尼板，2、第一连接板，3、第二连接板，10、隧道初次衬砌结构，20、隧道二次衬砌结构，30、第一锚固件，40、隧道围岩，50、第二锚固件。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点等能够更加明确易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本实用新型附图均采用简化的形式且均使用非精确比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本实用新型实施；本实用新型中所提及的若干，并非限于附图实例中具体数量；本实用新型中所提及的‘前’‘中’‘后’‘左’‘右’‘上’‘下’‘顶部’‘底部’‘中部’等指示的方位或位置关系，均基于本实用新型附图所示的方位或位置关系，而不指示或暗示所指的装置或零部件必须具有特定的方位，亦不能理解为对本实用新型的限制。

本实施例:

参见图1所示，一种隧道减震阻尼器，包括阻尼板1，所述阻尼板1优选设置为带有孔洞的圆形钢板结构，以通过结构材料的压缩、拉伸、剪切变形，从而吸收和消耗外部传递过来的能量。

可选的，设置于阻尼板1上的孔洞可根据隧道不同的减振要求设置多个，从而即保证了该隧道减震阻尼器的承载力，同时通过设置于内部的若干孔洞使其屈服区域更加分散，应力、应变分布更加均匀，从而增加该隧道减震阻尼器的耗能能力。

可选的，所述阻尼板1优选采用Q235钢制作而成。

除上述结构外，为便于与隧道围岩相互连接，在阻尼板1上还设有第一连接板2和第二连接板3，所述第一连接板2和第二连接板3以阻尼板1对称设置，以避免阻尼板1过早进入屈曲状态，使阻尼板1能够提供较好的减振耗能能力。

可选的，所述第一连接板2和第二连接板3用于与隧道围岩面相互连接的端面优选设置为圆弧结构，以与隧道初次衬砌面紧密结合，更好的传递应力，有效的避免应力集中、防止发生平面外屈曲而导致该隧道减震阻尼器过早发生破坏。

可选的，所述第一连接板2和第二连接板3上设有用于安装锚固件的安装孔，以通过锚固件将该隧道减震阻尼器与隧道初砌结构相互连接。

可选的，所述第一连接板2和第二连接板3的长度与隧道半径之间的比例优选设置为1:(30-50)。此处优选：所述第一连接板2和第二连接板3的长度与隧道半径之间的比例优选设置为1:40。

可选的，该隧道减震阻尼器的耗能能力是内部开孔隧道减振阻尼器弹塑性变形过程中重要的力学性能指标。可用累计滞回耗能及等效黏滞阻尼比ξ_eq加以描述，其具体表达式如下：

其中，E_D为每周滞回环包含的能量；E_S为最大位移处割线刚度包含的面积。

表1各工况下的耗能性能

开孔数量	E/kj	ξ<sub>eq</sub>/％
			单孔	146	39
三孔	102	35
			五孔	181	35

从表1可以看出，开设三孔的阻尼器累计滞回耗能低于单孔和五孔阻尼器，耗能能力最差，而设有五孔的阻尼器耗能能力最强。同时，三种开孔形式下等效黏滞阻尼系数均在30％～40％之间，差异不大。合适的开孔数量、开孔形式和位置可以很好地提升和优化阻尼器的性能。

参见图2和图3所示，本实用新型还提供了一种隧道减震结构，包括如上述所述的隧道减震阻尼器，所述隧道减震阻尼器设置于隧道初次衬砌结构10与隧道二次衬砌结构20之间所形成的空间内；隧道减震阻尼器中的第一连接板2通过第一锚固件30(优选设置为锚杆结构)与隧道初次衬砌结构10连接并延伸至隧道围岩40内，隧道减震阻尼器中的第二连接板3通过第二锚固件50(优选设置为强力螺栓结构)与隧道二次衬砌结构20连接；环境荷载与隧道内部荷载通过第一连接板2传递至阻尼板1上，外部特殊荷载侵袭中传递窗外的竖向荷载和剪切荷载，同时将内部列车振动荷载传递至隧道围岩，从而使该隧道减震结构只吸收较小的外部能量，避免隧道结构的损坏和振动荷载作用下的机构位移，使得隧道结构在原来方向能重新复位，从而保证隧道结构能够适应大的变形并快速恢复原状、正常工作能力。

可选的，所述隧道减震阻尼器沿隧道圆周方向分布有多件。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种隧道减震阻尼器，其特征在于，包括阻尼板(1)，所述阻尼板(1)设置为带有孔洞的圆形钢板结构。

2.根据权利要求1所述的隧道减震阻尼器，其特征在于，设置于阻尼板(1)上的孔洞设置多个。

3.根据权利要求2所述的隧道减震阻尼器，其特征在于，所述阻尼板(1)采用Q235钢制作而成。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的隧道减震阻尼器，其特征在于，在阻尼板(1)上还设有第一连接板(2)和第二连接板(3)，所述第一连接板(2)和第二连接板(3)以阻尼板(1)对称设置。

5.根据权利要求4所述的隧道减震阻尼器，其特征在于，所述第一连接板(2)和第二连接板(3)远离阻尼板(1)的端面设置为圆弧结构。

6.根据权利要求5所述的隧道减震阻尼器，其特征在于，所述第一连接板(2)和第二连接板(3)的长度与隧道半径之间的比例设置为1:(30-50)。

7.一种隧道减振结构，其特征在于，包括如权利要求6所述的隧道减震阻尼器，所述隧道减震阻尼器设置于隧道初次衬砌结构(10)与隧道二次衬砌结构(20)之间所形成的空间内；

第一连接板(2)通过第一锚固件(30)与隧道初次衬砌结构(10)连接并延伸至隧道围岩(40)内；

第二连接板(3)通过第二锚固件(50)与隧道二次衬砌结构(20)连接。

8.根据权利要求7所述的隧道减振结构，其特征在于，所述第一锚固件(30)设置为锚杆结构，所述第二锚固件(50)设置为螺栓结构。

9.根据权利要求8所述的隧道减振结构，其特征在于，所述隧道减震阻尼器沿隧道圆周方向分布有多件。