CN2926306Y - 斜拉索减振用新型粘滞剪切型阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于斜拉桥拉索振动控制技术领域，具体涉及一种斜拉索减振用新型粘滞剪切型阻尼器。由心轴、剪切坏、剪切片、密封套、阻尼材料腔组成，心轴位于阻尼材料腔内，其两端伸出阻尼材料腔，阻尼材料腔的两端设有圆环形的封板；剪切环为2－6组，分别固定于阻尼材料腔的内壁，剪切片为两个，分别固定于心轴两侧，并与心轴垂直，剪切片位于两组剪切环之间；心轴两端内侧设有盖板，密封套位于盖板与封板之间。本实用新型体积小，可以组合使用，同时可以将其安装在斜拉索桥面锚固端的钢护筒内部，不在桥面上设置支架系统。在消除了支架刚度对阻尼器效果的不利影响，实现减振功能的同时，还不影响桥面美观。

Description

斜拉索减振用新型粘滞剪切型阻尼器

技术领域

本实用新型属于斜拉桥拉索振动控制技术领域，具体涉及一种斜拉索减振用新型粘滞剪切型阻尼器。

背景技术

作为大跨度桥梁的重要型式，斜拉桥的最大跨径正在突破千米大关。桥梁跨度大幅增长带来的主要问题是结构刚度的急剧下降，斜拉索的振动问题是至今尚未彻底解决的严重危害之一。作为斜拉桥主要承重构件的拉索，由于自重小，柔度大，本身阻尼小，在风或拉索支撑端运动的激励下，会发生强烈的横向运动。对于大跨度斜拉桥，拉索的振动控制已经成为斜拉桥建造中首先必须解决的关键问题之一。拉索振动控制的方法可分为三大类：被动控制，主动控制和半主动控制。被动控制方法由于低廉的价格和较高的可靠性，目前在工程中得到了广泛的应用。斜拉索的被动控制方法又可分为三类：气动减振措施、机械减振措施和结构减振措施。其中，阻尼装置减振措施是最为广泛应用的减振措施之一，大部分阻尼装置采用流体粘滞力耗能，如油阻尼器、粘性剪切型阻尼器等。

斜拉桥拉索减振使用的阻尼器中，油阻尼器的工程应用实例最多，多为外置式，通过支架系统连接在斜拉索上，其可靠性已得到工程应用证实，技术成熟。但是，油阻尼器自身具有较大的刚度，以及支架系统的刚度，都会较低阻尼器的减振耗能效果。而且，由于油阻尼器只能提供轴向阻尼力，故一根拉索一般需要安装两个成一定夹角的油阻尼器来控制拉索的面内和面外振动。

粘性剪切型阻尼器也已经用于日本一些桥梁(幸魂桥)和中国的汕头礐石大桥、铜陵大桥和武汉二桥等实际工程中，减振效果明显。粘性剪切型阻尼器的构造简单，但粘性剪切材料特性对温度依存性较大，目前对于该类型阻尼器的性能研究也较少。该类粘性剪切阻尼器与油阻尼器比较，可承受垂直于拉索轴向的两维平面内的振动，能够起到良好的振动控制作用，不受阻尼器安装角度的限制。

目前已有的粘性阻尼器，构造上多为两组分离式剪切插片。安装时多采取外置式阻尼器，体积较大，需在桥面上设置支架。支架的设置不仅影响阻尼器的工作性能，而且影响桥梁的整体景观。由于支架自身也具有较大的刚度，这对于实现其减振效果造成极为不利的影响。

粘性剪切型阻尼器和油阻尼器中所使用的阻尼耗能材料基本为粘性流体，在长期振动状态下工作，极易发生渗漏现象。现在大多数粘性剪切型阻尼器和油阻尼器，通常是使用钢制密封圈或者不使用密封装置，长期工作中，阻尼器内部的流体材料会在部件连接部位发生渗漏，导致阻尼器减振效果大大降低或者最终失去功效，维修、更换费用较高，使得阻尼器的耐久性不能得到保证。

因此，针对已有的油阻尼器和各类粘性剪切性阻尼器存在的刚度较大和密封问题，设计一种构造合理、体积小巧，能有效阻尼材料密封性能的斜拉索减振用新型的粘滞剪切型阻尼器是本领域技术人员的研究目标。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种构造合理、体积小巧的斜拉索减振用新型粘滞剪切型阻尼器。

本实用新型提出的斜拉索减振用新型粘滞剪切型阻尼器，由心轴2、剪切环4、剪切片5、密封套6、阻尼材料腔9组成，其中，心轴2位于阻尼材料腔9内，其两端伸出阻尼材料腔9，阻尼材料腔9的两端设有圆环形的封板3；剪切环4为n组，分别固定于阻尼材料腔9的内壁，剪切片5为圆环片结构，套于心轴2上，并与心轴2垂直，每两组剪切环4之间设有一个剪切片5；心轴2两端内侧设有盖板10，密封套6位于盖板10与封板3之间，n为2-6组。

本实用新型中，心轴2两端分别通过固索件7连接钢索1。

本实用新型中，可以将阻尼器组合使用。在斜拉索减振设计时，可把阻尼器设计为单元体，即阻尼器标准件，得到单个阻尼器的阻尼器力学参数和性能之后，再根据实际斜拉桥的拉索特性，通过拉索动力分析，设计选配不同数量的标准件均匀布置在斜拉索周围，形成阻尼器组合，实现所需的减振效果。

本实用新型中，阻尼器使用时，可以将阻尼材料腔9外壁固定于缸体8内壁上。

本实用新型使用了密封套作为阻尼器的密封措施。使用剪切环和剪切片，相互交错、间隔的设置在阻尼器的心轴上和阻尼材料腔内，通过阻尼材料腔两端设置密封套将腔体和中轴连接成一个封闭的阻尼器整体，再将腔体和心轴分别与桥面板和斜拉索相连接。

本实用新型工作过程：阻尼器的心轴2在斜拉索振动的牵引下，在垂直于斜拉索轴线的平面内做往复运动，剪切片5和剪切环4在阻尼材料腔9内的粘滞性阻尼材料中运动，与固定在桥面板上的阻尼器筒体内的剪切钢片一起，对粘滞材料形成剪切作用。阻尼材料发生变形，产生剪切粘滞力，耗散振动的能量，从而达到减振的目的。值得一提的是，与以往阻尼器设计主要考虑大位移振动相比，本实用新型在小振幅的情况下也具有很好的发挥减振效果。

本实用新型具有体积小，构造简单，便于工厂化加工生产。

本实用新型中，密封套的使用，相对刚度很大的钢制密封环，不仅可以使阻尼器自身刚度得到大大降低，同时能够很好地解决密封问题，很好地解决使用粘性流体阻尼材料的阻尼器的密封问题。

由于阻尼器可以按单元化设计、组合，且体积小，可以将其设计安装在斜拉索桥面锚固端的钢护筒内部，即设计成“内置式”阻尼器，不在桥面上设置支架系统。在消除了支架刚度对阻尼器效果的不利影响，实现减振功能的同时，还不影响桥面美观。

附图说明

图1为本实用新型的结构图示。

图中标号：1为钢索，2为心轴，3为封板，4为剪切环，5为剪切片，6为密封套，7为固索件，8为缸体，9为阻尼材料腔，10为盖板。

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本实用新型。

实施例1，将下列各部件按图1所示方式连接，该领域的技术人员均能顺利实施。心轴2位于阻尼材料腔9内，其两端伸出阻尼材料腔9，心轴2尺寸为Φ16mm×256mm，阻尼材料腔9的两端设有圆环形的封板3，封板3尺寸为Φ98mm×Φ46mm×6mm，剪切环4有4组，分别固定于阻尼材料腔9的内壁，每组尺寸为Φ98mm×Φ46mm×3mm，材料选用45#钢；剪切片5有3片，呈圆环片结构，分别套于心轴2上，并与心轴2垂直，每片尺寸为Φ68mm×3mm，材料选用45#钢；每两组剪切环4之间设有一个剪切片5；心轴2两端内侧设有盖板10，密封套6位于盖板10与封板3之间，密封套6尺寸为Φ60mm×4mm×60mm，材料选用橡胶；盖板10尺寸为70mm×70mm×5mm，材料选用45#钢，将制得的阻尼器用于斜拉索减振设计中，例如采用6个相同阻尼器，将其分别置于缸体8内，缸体8尺寸为Φ388mm×4mm×178mm，心轴2两端分别通过固索件7连接钢索1，固索件7尺寸为Φ324mm×4mm。材料选用为Q235钢；阻尼材料腔9内灌注特种阻尼介质，即能产生所需的阻尼力。

Claims (4)

1、一种斜拉索减振用新型粘滞剪切型阻尼器，由心轴(2)、剪切环(4)、剪切片(5)、密封套(6)、阻尼材料腔(9)组成，其特征在于心轴(2)位于阻尼材料腔(9)内，其两端伸出阻尼材料腔(9)，阻尼材料腔(9)的两端设有圆环形的封板(3)；剪切环(4)为n组，分别固定于阻尼材料腔(9)的内壁，剪切片(5)为圆环片结构，套于心轴(2)上，并与心轴(2)垂直，每两组剪切环(4)之间设有一个剪切片(5)；心轴(2)两端内侧设有盖板(10)，密封套(6)位于盖板(10)与封板(3)之间，n为2-6组。

2、根据权利要求1所述的斜拉索减振用新型粘滞剪切型阻尼器，其特征在于心轴(2)两端分别通过固索件(7)连接钢索(1)。

3、根据权利要求1所述的斜拉索减振用新型粘滞剪切型阻尼器，其特征在于阻尼器组合使用。

4、根据权利要求3所述的斜拉索减振用新型粘滞剪切型阻尼器，其特征在于阻尼材料腔(9)外壁固定于缸体(8)内壁上。