專利名稱：阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程結(jié)構(gòu)減振技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于控制機(jī)場(chǎng)登機(jī)橋、大跨度人 行天橋、港口棧橋、高層建筑及相關(guān)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的調(diào)諧質(zhì)量減振器。
背景技術(shù)：
隨著城市建設(shè)的發(fā)展，城市交通網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越發(fā)達(dá)，各種大跨度的機(jī)場(chǎng)登機(jī)橋、人行天橋、 港口桟橋等橋梁結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用，為人們的出行帶來(lái)了極大的便利。但是，此類橋梁 雖然強(qiáng)度和剛度比較容易滿足設(shè)計(jì)要求，其豎向振動(dòng)的頻率卻普便都比較低(例如大跨度人 行天橋的豎向頻率通常只有2赫茲左右)，在風(fēng)載、行人、車輛等動(dòng)載作用下容易發(fā)生共振， 給行人帶來(lái)不舒服的感覺(jué)，造成橋梁自身結(jié)構(gòu)損壞，甚至嚴(yán)重威脅到行人和車輛的安全。此 外， 一些細(xì)高建筑或大型鋼結(jié)構(gòu)建筑，如煙筒、體育場(chǎng)館等，在外界風(fēng)激勵(lì)或人員行動(dòng)激勵(lì) 作用下也容易發(fā)生共振。如何防止這類大跨度或細(xì)高結(jié)構(gòu)的低頻結(jié)構(gòu)物發(fā)生破壞性共振成為 工程設(shè)計(jì)中不得不著手解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。調(diào)諧質(zhì)量減振器(也有文獻(xiàn)中稱質(zhì)量調(diào)諧阻尼器， 或稱質(zhì)量調(diào)諧減振器，本文中簡(jiǎn)稱TMD或減振器)是一種有效的減振控制裝置，將它的固有 頻率調(diào)整到接近結(jié)構(gòu)的自振頻率，然后安裝在結(jié)構(gòu)上。當(dāng)結(jié)構(gòu)受到激振力干擾發(fā)生振動(dòng)時(shí)， 引起調(diào)諧質(zhì)量減振器的共振，利用調(diào)諧質(zhì)量減振器的振動(dòng)慣性力反作用于結(jié)構(gòu)本身，從而抵 消激振力，達(dá)到減小結(jié)構(gòu)反應(yīng)的目的。需要指出的是，沒(méi)有阻尼的調(diào)諧質(zhì)量減振器在實(shí)踐上 很少使用，因?yàn)橐坏珔?shù)不準(zhǔn)或激振力頻率發(fā)生改變，結(jié)構(gòu)的振幅就會(huì)迅速增大，形成新的 共振，所以無(wú)阻尼調(diào)諧質(zhì)量減振器的減振頻率范圍很窄。由此可見(jiàn)，要想最大限度發(fā)揮調(diào)諧 質(zhì)量減振器的減振作用，不僅要求其固有頻率要盡可能接近結(jié)構(gòu)的自振頻率，還需要其阻尼 比保持在最佳值。由于橋梁實(shí)際共振頻率與設(shè)計(jì)存在偏差，以及部分橋梁后期設(shè)置巨幅廣告 等因素影響，橋梁結(jié)構(gòu)的具體參數(shù)易發(fā)生變化，這就要求調(diào)諧質(zhì)量減振器的固有頻率和阻尼 比都應(yīng)該可以隨時(shí)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整?？墒牵F(xiàn)有調(diào)諧質(zhì)量減振器雖然可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)調(diào)整固有頻 率，但其阻尼器多為小孔節(jié)流式或液壓油活塞式結(jié)構(gòu)，阻尼器的阻尼比都是一定的，調(diào)整阻 尼比只能更換阻尼器，此外阻尼器處于往復(fù)振動(dòng)條件下密封損壞較快，密封損壞后阻尼腔的 壓力差無(wú)法保持原設(shè)計(jì)，阻尼力下降，必須更換，而阻尼器的價(jià)格很高，依靠更換的方法解 決此類問(wèn)題勢(shì)必造成極大的浪費(fèi)。此外，現(xiàn)有調(diào)諧質(zhì)量減振器的水平剛度普遍較差，易發(fā)生 側(cè)向搖擺，因此還需要設(shè)置導(dǎo)向裝置才能實(shí)現(xiàn)垂向振動(dòng)，如申請(qǐng)?zhí)枮?00410087664. 2之中國(guó) 專利所公布的定向垂直可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器。 一旦導(dǎo)向裝置與振動(dòng)部分的配合不順暢，這 類調(diào)諧質(zhì)量減振器的性能就會(huì)受到極大影響，因此必須定期檢查維護(hù)，十分不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種阻尼比可以隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，阻尼器壽命長(zhǎng)， 基本無(wú)需維護(hù)和更換，導(dǎo)向功能強(qiáng)，同時(shí)剛度易于調(diào)整的阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，包括質(zhì)量塊、彈簧、阻尼器和底座，其特征在于阻尼器是由阻尼 缸、粘著阻尼液及活塞構(gòu)成的粘著式阻尼器，其中，活塞和粘著阻尼液設(shè)置在阻尼缸內(nèi)，活 塞至少部分浸入粘著阻尼液中?；钊c阻尼缸相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的阻尼力主要由阻尼液的粘著 力組成，阻尼力的主要作用面位于活塞的側(cè)面，阻尼液與活塞的接觸面積可以通過(guò)阻尼液的 用量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
阻尼缸體內(nèi)部設(shè)置至少一個(gè)子缸，子缸之間彼此連通，活塞同時(shí)與阻尼缸體和子缸體配
合，或設(shè)置數(shù)量與子缸數(shù)量匹配的子活塞。活塞或子活塞的形狀為管狀，或z和棒狀，或/和 板狀?；钊蜃踊钊麨楣軤罱Y(jié)構(gòu)時(shí)，活塞上或/和子活塞上設(shè)置排氣孔。
根據(jù)粘著式阻尼器的工作原理，活塞與阻尼缸相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的阻尼力主要由阻尼液的 粘著力組成，阻尼液由高粘度的阻尼液體構(gòu)成，如硅油或甲基硅油，阻尼力的主要作用面位 于活塞的側(cè)面，阻尼力與活塞在阻尼缸內(nèi)上下移動(dòng)過(guò)程中和粘著阻尼液發(fā)生接觸的有效粘著 工作面積成正比，因此，通過(guò)調(diào)整阻尼劑液面高度，就可以改變活塞的實(shí)際工作面積，從而 達(dá)到改變阻尼器之阻尼比的目的。由于本發(fā)明的調(diào)諧質(zhì)量減振器采用的是開(kāi)放式的粘著阻尼 器，阻尼器無(wú)需配合精度很高、耐壓要求高的密封，只需要簡(jiǎn)單的防塵密封，因此拆裝十分 方便，可以隨時(shí)將阻尼器的防塵密封拆開(kāi)，通過(guò)添加或減少粘著阻尼液來(lái)改變阻尼器的阻尼 比，進(jìn)而優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的阻尼比。
同時(shí)，調(diào)諧質(zhì)量塊采用多片鋼板通過(guò)螺栓組合在一起，利用增加或減少鋼板數(shù)量，就可 以改變總質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)隨時(shí)調(diào)整本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器的固有頻率，或者利 用不同剛度的彈簧組合直接調(diào)整本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器的固有頻率。這樣就可 以根據(jù)大跨度結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，隨時(shí)分別調(diào)整本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器的固有頻 率和阻尼比，從而獲得更好的減振效果。
利用拆分阻尼器，添加或減少粘著阻尼液的方法雖然可以實(shí)現(xiàn)阻尼比的調(diào)整，但是由于 在拆分過(guò)程中需要拆除調(diào)諧質(zhì)量，還要重新組裝，花費(fèi)工吋較多，操作不便。同樣，利用更 換或減少?gòu)椈?、或增減鋼板數(shù)量進(jìn)行頻率調(diào)整也存在著此類問(wèn)題。
為簡(jiǎn)化阻尼比的調(diào)整操作程序，可以針對(duì)本發(fā)明所使用的粘著式阻尼器設(shè)置阻尼調(diào)節(jié)裝 置。所述阻尼調(diào)節(jié)裝置可以是固定設(shè)置在活塞一端的調(diào)高螺柱，調(diào)高螺柱與其上方質(zhì)量塊或
底座相連；也可以是固定設(shè)置在阻尼缸一端的調(diào)高螺柱，調(diào)高螺柱與其下方的底座相連；還可以是阻尼缸體上部或上方設(shè)置的灌裝孔和阻尼缸體下部或下方設(shè)置的排液孔，排液孔上設(shè) 有絲堵。灌裝孔上可以設(shè)置絲堵，也可以采取其他防塵防水的常規(guī)封閉處理。
為簡(jiǎn)化固有頻率的調(diào)整操作程序，可以針對(duì)本發(fā)明所使用的彈簧設(shè)置剛度調(diào)節(jié)裝置。需 要指出的是本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器中所使用的彈簧，可以是螺旋彈簧、碟簧或 板簧，也可以是上述三類彈簧的組合。所述剛度調(diào)節(jié)裝置可以是彈簧端部設(shè)置的固化筒及筒 內(nèi)設(shè)置的固化材料，彈簧位于固化筒內(nèi)且部分嵌入在固化材料中，利用固化材料將與其浸沒(méi) 的彈簧部分固化成一體，從而使彈簧被固定部分完全或部分失去原有彈性，從而實(shí)現(xiàn)改變彈 簧剛度的目的。所述固化材料包括低熔點(diǎn)、常溫下可固化的金屬材料或高分子材料，如金屬 鉛等，或常溫混合后可以固化的雙組份及多組份復(fù)合材料，如環(huán)氧樹(shù)脂等；剛度調(diào)節(jié)裝置還 可以是約束塊，約束塊從一端插入設(shè)置于彈簧內(nèi)部，或沿彈簧下表面設(shè)置。利用約束塊限制 實(shí)際參與工作的彈簧的有效長(zhǎng)度，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)彈簧剛度，進(jìn)而調(diào)整固有頻率的目的。約束 塊與其鄰近的質(zhì)量塊或底座相連，也可以與待隔振的構(gòu)件直接相連。對(duì)于螺旋彈簧，可以在 約束塊表面設(shè)置與彈簧簧絲之間空隙對(duì)應(yīng)的螺旋狀凸起，約束塊旋入彈簧后，約束塊表面的 凸起卡在彈簧簧絲之間，使彈簧彈性喪失。為提高約束塊的耐磨損性能，還可以在約束塊表 面設(shè)置耐磨層或外設(shè)耐磨套。
由于本發(fā)明采用的是粘著式阻尼器，可以保證調(diào)諧質(zhì)量減振器實(shí)現(xiàn)順暢的動(dòng)作，其能夠 提供三維阻尼，因此能有效抑制側(cè)擺，無(wú)需為參振質(zhì)量振動(dòng)設(shè)置專門導(dǎo)向裝置，尤其當(dāng)活塞 與阻尼缸的間隙小于活塞與阻尼液的在活塞軸線方向的接觸長(zhǎng)度，特別兩者比例超過(guò)l: 1.5 時(shí)(如l: 2或1: 3等)，系統(tǒng)更加穩(wěn)定。因此結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，工作更可靠，調(diào)諧質(zhì)量減振器和 阻尼器的壽命長(zhǎng)，而且基本不需要進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。又由于粘著式阻尼器中阻尼缸與活塞間為 丌放式配合，整個(gè)裝置沒(méi)有嚴(yán)格的耐壓密封要求，使用時(shí)只需要考慮基本的防水防塵密封， 因此相對(duì)于傳統(tǒng)的使用液壓油并利用孔隙節(jié)流原理的活塞式阻尼器，其生產(chǎn)成本得到了大幅 降低，而減振效果卻更為完美，因此具有更高的性價(jià)比。
本發(fā)明雖然在很多情況下并不需要為參振質(zhì)量垂向振動(dòng)設(shè)置專門的導(dǎo)向裝置，但也并不 排除導(dǎo)向裝置的使用，必要時(shí)可以在質(zhì)量塊與底座之間設(shè)置導(dǎo)向裝置，以確保參振質(zhì)量不發(fā) 生側(cè)擺。導(dǎo)向裝置可以是獨(dú)立設(shè)置的聯(lián)接于質(zhì)量塊與底座之間的導(dǎo)向柱，也可以是集成于阻 尼器內(nèi)部的導(dǎo)向塊或?qū)颦h(huán)。
本發(fā)明通過(guò)采用粘著式阻尼器，在不影響減振性能的前提下，成功簡(jiǎn)化了調(diào)諧質(zhì)量減振 器的結(jié)構(gòu)，大大降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)，通過(guò)變化調(diào)諧質(zhì)量及彈簧剛度調(diào)節(jié)裝置和阻尼調(diào)節(jié) 裝置，實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)調(diào)節(jié)調(diào)諧質(zhì)量減振器固有頻率和阻尼比的目的，提高了減振器的工作參數(shù) 精度和減振效果，可以更好的發(fā)揮調(diào)諧質(zhì)量減振器的減振性能，保證細(xì)高建筑物、大跨度橋梁或類似結(jié)構(gòu)上行人及車輛運(yùn)行的平穩(wěn)與安全，有利于進(jìn)一步延長(zhǎng)細(xì)高建筑物及橋梁的使用 壽命，其經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益十分顯著。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖之一。
圖2為圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
圖4為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖之三。
圖5為圖4的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖之四。
圖7為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖之五。
圖8為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖之六。
圖9為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖之七。
圖10為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖之八。
圖11為圖IO的A部放大圖。
圖12為圖11的B-B剖視圖。
圖13為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖之九。
圖14為圖13的D-D剖視放大圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
如圖l、圖2所示的本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器，包括多個(gè)調(diào)諧質(zhì)量塊l、底座 9、四根彈簧2和阻尼器，其中，彈簧2采用螺旋鋼彈簧，為了便于彈簧定位，在底座9和彈 簧相鄰質(zhì)量塊上焊接設(shè)置定位座10。阻尼器是由阻尼缸4、粘著阻尼液5 (此處為硅油)及 活塞6構(gòu)成的粘著式阻尼器，阻尼缸4焊接在底座9上，缸內(nèi)裝有粘著阻尼液5?；钊?呈 管狀，其下端浸在粘著阻尼液5內(nèi)，活塞6上端直接焊連在其上方相鄰的調(diào)諧質(zhì)量塊上。為 了便于調(diào)整本發(fā)明減振系統(tǒng)的固有頻率，調(diào)諧質(zhì)量塊1采用不同厚度的多塊鋼板組合，并用 螺栓3固定在一起構(gòu)成整個(gè)減振系統(tǒng)的調(diào)諧質(zhì)量?；钊?采用管狀結(jié)構(gòu)，考慮到粘著阻尼液 的粘稠度很大，封閉在活塞內(nèi)的氣體不易排出，在活塞側(cè)壁上設(shè)置排氣孔7。
使用時(shí)，按照橋梁的設(shè)計(jì)參數(shù)，選擇合適的彈簧2、調(diào)諧質(zhì)量塊1和粘著式阻尼器，將 它們組裝在底座9上，構(gòu)成本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器。然后將組裝好調(diào)諧質(zhì)量減振器的擺放在橋梁結(jié)構(gòu)的箱梁底板8上，通過(guò)變化調(diào)諧質(zhì)量塊1的數(shù)量使調(diào)諧質(zhì)量減振器的 固有頻率與橋梁結(jié)構(gòu)共振頻率保持一致，再通過(guò)增減阻尼缸內(nèi)的粘著阻尼液使用量，優(yōu)化粘 著式阻尼器的阻尼比，使減振系統(tǒng)的減振性能達(dá)到最佳，最后將底板焊接固定在箱梁底板8 上，當(dāng)然，二者也可以利用緊固件進(jìn)行固定連接。根據(jù)工程的實(shí)際情況，此處也可以將阻尼 比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器先焊接固定在箱梁底板8上再進(jìn)行調(diào)整，也能實(shí)現(xiàn)相同的效果。為 防止塵土及水等雜質(zhì)進(jìn)入阻尼缸，利用防塵布30將阻尼器上方開(kāi)放處遮擋，并用卡箍31鎖 緊。安裝了本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器后，當(dāng)橋梁受到激振力干擾發(fā)生振動(dòng)時(shí)，會(huì) 引起本發(fā)明調(diào)諧質(zhì)量減振器的共振，調(diào)諧質(zhì)量減振器的振動(dòng)慣性力反作用于橋梁結(jié)構(gòu)本身， 可以抵消激振力，達(dá)到減小橋梁結(jié)構(gòu)反應(yīng)的目的，同時(shí)由于調(diào)諧質(zhì)量減振器中阻尼的存在， 可以使橋梁的振動(dòng)迅速得以衰減，避免了橋梁頻繁振動(dòng)引發(fā)的結(jié)構(gòu)疲勞破壞，有效的延長(zhǎng)了 橋梁的使用壽命。
本例僅以四個(gè)彈簧和一個(gè)粘著式阻尼器為代表進(jìn)行了說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明的精神，實(shí)際應(yīng) 用中也可以根據(jù)需要設(shè)置不同數(shù)量甚至多組不同型號(hào)的彈簧以及多個(gè)粘著式阻尼器，需要指 出的是彈簧及粘著式阻尼器應(yīng)盡可能均布，以避免整個(gè)減振系統(tǒng)出現(xiàn)偏振或失穩(wěn)的情況。
由于碟簧也可以很好的實(shí)現(xiàn)垂向一維減振作用，因此，基于本發(fā)明原理，在一些隔振場(chǎng) 所，TMD中除使用螺旋鋼彈簧外，使用碟簧也可以實(shí)現(xiàn)同樣的垂向減振效果。
實(shí)施例二
如圖3所示，與實(shí)施例不同在于，調(diào)諧質(zhì)量塊設(shè)置成兩部分，包括主質(zhì)量塊lb及對(duì)稱 設(shè)置在主質(zhì)量塊lb上方的調(diào)節(jié)質(zhì)量塊la。為了方便調(diào)節(jié)阻尼器的阻尼比，針對(duì)本發(fā)明所使 用的粘著式阻尼器還設(shè)置了阻尼調(diào)節(jié)裝置，所述阻尼調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置在主質(zhì)量塊lb上的灌 裝孔及絲堵11和設(shè)置在阻尼缸體4a下部的排液孔及絲堵12。通過(guò)打開(kāi)絲堵后添加粘著阻尼 液或排出部分粘著阻尼液就可以改變活塞的實(shí)際工作面積，從而達(dá)到改變阻尼器之阻尼比的 目的。在阻尼缸體4a內(nèi)部增設(shè)子缸體4b，活塞7同時(shí)與阻尼缸體4a和子缸體4b配合，這 樣保證粘著阻尼器在阻尼缸直徑不變的情況下獲得更大的阻尼比。為了便于粘著阻尼液5流 通，子缸體4b下部還設(shè)置有通孔13。為了便于準(zhǔn)確調(diào)節(jié)本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振 器的固有頻率，在彈簧2下端還設(shè)置有剛度調(diào)節(jié)裝置，所述剛度調(diào)節(jié)裝置包括固化筒14及固 化筒內(nèi)設(shè)置的固化材料15,固化材料為金屬鉛。利用金屬鉛熔點(diǎn)低，常溫下可固化的特點(diǎn)， 將鉛熔成鉛水后注入固化筒，使其與浸沒(méi)的彈簧部分固化成一體，這樣被固化的彈簧部分的 彈性基本喪失，相當(dāng)于彈簧的有效圈數(shù)減少，這樣就可以人為調(diào)整彈簧的剛度，進(jìn)而控制本 發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器的固有頻率。
由于本發(fā)明減振器中螺旋鋼彈簧和阻尼均可以在水平和垂直方向同時(shí)產(chǎn)生作用，肉此本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器可以同時(shí)衰減橋梁結(jié)構(gòu)水平方向和垂直方向的振動(dòng)。使用 中只需要將減振器的水平方向和垂直方向固有頻率分別調(diào)整至與橋梁結(jié)構(gòu)的水平方向和垂直 方向固有頻率相對(duì)應(yīng)即可。而本發(fā)明中所述的剛度調(diào)節(jié)裝置就可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)改變螺旋鋼彈簧 的水平剛度和垂直剛度，所以在諸如本例的技術(shù)方案應(yīng)用中，所述的彈簧剛度調(diào)整同時(shí)包含 了彈簧的水平剛度和垂直剛度的調(diào)整，其可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)調(diào)節(jié)本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減 振器在水平方向和垂直方向的固有頻率。
由于設(shè)置了阻尼調(diào)節(jié)裝置和剛度調(diào)節(jié)裝置，系統(tǒng)阻尼比及固有頻率的調(diào)整不再需要拆裝 調(diào)諧質(zhì)量減振器，因此調(diào)整操作更簡(jiǎn)單，工作效率更高，獲得的各項(xiàng)參數(shù)更準(zhǔn)確。所述固化 材料除金屬鉛外，還可以是其它低熔點(diǎn)、常溫下可固化的金屬材料或高分子材料，或常溫混 合后可以固化的雙組份及多組份復(fù)合材料，如環(huán)氧樹(shù)酯，也都可以實(shí)現(xiàn)同樣的效果。
實(shí)施例三
如圖4、圖5所示，與實(shí)施例一的不同在于，為了方便調(diào)節(jié)阻尼器的阻尼比，針對(duì)本發(fā) 明所使用的粘著式阻尼器還設(shè)置了阻尼調(diào)節(jié)裝置，所述阻尼調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置在阻尼缸體4a 上部的灌裝孔及絲堵11和設(shè)置在阻尼缸體4a下部的排液孔及絲堵12，通過(guò)打開(kāi)絲堵后添加 粘著阻尼液或排出部分粘著阻尼液就可以改變活塞的實(shí)際工作面積，從而達(dá)到改變阻尼器之 阻尼比的目的。為了便于準(zhǔn)確調(diào)節(jié)本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器的固有頻率，在彈簧 2下端還設(shè)置有剛度調(diào)節(jié)裝置，所述剛度調(diào)節(jié)裝置包括從上方插入彈簧2內(nèi)部設(shè)置的約束塊 16，約束塊16與其相鄰質(zhì)量塊上焊接設(shè)置的支架17通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)相連，并用螺母18鎖緊。 約束塊16與彈簧2的內(nèi)圈采用過(guò)盈配合，與約束塊16接觸的彈簧段彈性必然受到極大限制， 這樣，通過(guò)約束塊16插入彈簧內(nèi)的深度就可以人為控制彈簧在水平方向和垂直方向的剛度， 進(jìn)而達(dá)到控制本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器在水平方向和垂直方向的固有頻率的目 的。此外，為了獲得更大的阻尼比，在阻尼缸4a的內(nèi)部設(shè)置子缸體4b，子缸體4b將阻尼缸 內(nèi)空間分隔成內(nèi)外兩個(gè)子缸，相應(yīng)的活塞6a內(nèi)部.也設(shè)置棒狀子活塞6b，活塞6a和子活塞6b 分別置于阻尼缸的內(nèi)外兩個(gè)子缸內(nèi)并與其配合。這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了多重粘著效果，有利于進(jìn)一 步提高活塞的有效工作面積，從而保證粘著阻尼器在阻尼缸直徑不變的情況下獲得更大的阻 尼比，由于活塞與阻尼缸之間的側(cè)面間隙遠(yuǎn)小于活塞與阻尼液的在軸線方向的接觸長(zhǎng)度，還 同時(shí)提高了阻尼器垂向?qū)蜃饔?，無(wú)需額外的導(dǎo)向裝置。為了便于粘著阻尼液5流通，子缸 體4b下部還設(shè)置有通孔13。
使用時(shí)，利用灌裝孔及絲堵11和排液孔及絲堵12添加或減少粘著阻尼液就可以很容易 地實(shí)現(xiàn)改變阻尼器之阻尼比的目的。利用調(diào)整約束塊16插入彈簧內(nèi)的深度就可以人為控制彈 簧的剛度，進(jìn)而達(dá)到控制本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器的固有頻率的目的。使關(guān)鍵參數(shù)的精確調(diào)整變得更加容易實(shí)現(xiàn)，因此本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器的隔振效果更佳。
值得一提的是，當(dāng)約束塊與彈簧內(nèi)圈之間采用間隙配合時(shí)，則可以僅調(diào)整彈簧的水平方 向剛度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減振器水平方向固有頻率的調(diào)整。因此，在應(yīng)用中，也可以利用這種機(jī)理 設(shè)置與彈簧內(nèi)圈間部分表面間隙配合、部分表面過(guò)盈配合的約束塊，從而為精確調(diào)整固有頻 率參數(shù)提供更多的條件。
除本例所述約束塊與彈簧的內(nèi)圈采用過(guò)盈配合或間隙配合的技術(shù)方案外，也可以如圖6 所示，在約束塊表面設(shè)置與彈簧簧絲之間空隙對(duì)應(yīng)的螺旋狀凸起19。當(dāng)約束塊16旋入彈簧 后，約束塊表面的凸起卡在彈簧簧絲之間，使旋入段彈簧彈性喪失。也可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能。 此外，為了提高約束塊的耐磨性能，還可以在約束塊表面設(shè)置耐磨層或外設(shè)耐磨套。對(duì)于灌 裝孔及絲堵ll，也可以如圖6所示，設(shè)置在活塞6a上部，也能實(shí)現(xiàn)同樣的功能。
實(shí)施例四
如圖7所示，與實(shí)施例二的區(qū)別在于，阻尼調(diào)節(jié)裝置為固定設(shè)置在活塞6—端的調(diào)高螺 柱20，調(diào)高螺柱20與其h方質(zhì)量塊lb通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)相連，并利用螺母21固定鎖緊。由丁 粘著式阻尼器的阻尼比與活塞6在阻尼缸4內(nèi)上下移動(dòng)過(guò)程中和粘著阻尼液發(fā)生接觸的有效 粘著工作面積成正比，因此，通過(guò)凋整調(diào)高螺柱20，就可以改變活塞6在粘著阻尼液5中的 浸入深度，也就是改變活塞的有效工作面積，從而達(dá)到改變阻尼器之阻尼比的目的。當(dāng)僅用 于垂向減振時(shí)，為了確保質(zhì)量塊振動(dòng)過(guò)程中不發(fā)生側(cè)擺，在底座與質(zhì)量塊之間設(shè)置兩根導(dǎo)向 柱40。
這種阻尼調(diào)整方式更加簡(jiǎn)便直接，且無(wú)需改變粘著阻尼液的使用量，十分容易操作。 實(shí)施例五
根據(jù)實(shí)施例四所述之原理，如圖8所示，阻尼調(diào)節(jié)裝置也可以是固定設(shè)置在阻尼缸4一 端的調(diào)高螺柱20,調(diào)高螺柱20與其下方底座9上設(shè)置的框架相連，并利用螺母21固定鎖緊。 這樣，通過(guò)凋整調(diào)高螺柱20，改變阻尼缸4與活塞6之間的相對(duì)位置，就可以改變活塞6在 粘著阻尼液5中的浸入深度，從而達(dá)到改變阻尼器之阻尼比的目的。
使用這種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器，可以在TMD與待減振構(gòu)件安裝結(jié) 束后從外部隨時(shí)進(jìn)行阻尼比參數(shù)調(diào)節(jié)，十分方便實(shí)用。 實(shí)施例六
除立式應(yīng)用外，只要將結(jié)構(gòu)稍加變化就可以得到懸吊式應(yīng)用的本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧 質(zhì)量減振器，如圖9所示，彈簧2選用拉簧，彈簧兩端分別與底板9及相鄰的調(diào)諧質(zhì)量塊1 焊連在一起，所有調(diào)諧質(zhì)量塊均設(shè)置在彈簧2下方，并通過(guò)螺栓3組合在一起構(gòu)成減振系統(tǒng)的調(diào)諧質(zhì)量?；钊?上端固定設(shè)置的調(diào)高螺栓20通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)與底座9上設(shè)置的小框架相連，并用螺母21緊固，活塞6下端位于阻尼缸4內(nèi)，且部分浸沒(méi)在粘著阻尼液5中。阻尼缸6焊接固定在下方相鄰的質(zhì)量塊上。為防止塵土及水等雜質(zhì)進(jìn)入阻尼缸，利用防塵布30將阻尼器上方開(kāi)放處遮擋，并用卡箍31扎緊。
使用時(shí)，將組裝好并已經(jīng)過(guò)參數(shù)預(yù)調(diào)整的本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器的底座9焊接在橋梁結(jié)構(gòu)的箱梁底板8上，實(shí)現(xiàn)懸吊安裝。再根據(jù)橋梁的實(shí)際參數(shù)，調(diào)整調(diào)諧質(zhì)量減振器的固有頻率和阻尼比至最佳即可。其中通過(guò)調(diào)高螺栓可以調(diào)節(jié)活塞的浸入深度，從而調(diào)整減振器的阻尼比，通過(guò)調(diào)節(jié)固定于質(zhì)量塊上的鋼板的數(shù)量可以調(diào)節(jié)減振器的固有頻率。
實(shí)施例七
除適用于抗垂直振動(dòng)或水平及垂直復(fù)合振動(dòng)外，本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器也適用于抗單純的水平振動(dòng)。如圖10所示，調(diào)諧質(zhì)量減振器設(shè)置在超高建筑物8的上方，包括調(diào)諧質(zhì)量塊l、彈簧2和粘著式阻尼器。粘著式阻尼器通過(guò)兩端鉸接的拉桿22分別與調(diào)諧質(zhì)量1和建筑物8相連。彈簧2兩端也分別與調(diào)諧質(zhì)量1和建筑物8相連。為了順利實(shí)現(xiàn)調(diào)諧質(zhì)量的水平移動(dòng)，減少滾動(dòng)阻力，在調(diào)諧質(zhì)量]的下方設(shè)置低阻力滾輪23。
如圖ll、圖12所示，本例所采用的粘著式阻尼器的阻尼缸體4a內(nèi)設(shè)置子缸體4b，相應(yīng)的活塞6a內(nèi)設(shè)置子活塞6b與子缸配合。阻尼缸4a端部設(shè)置缸蓋24?；钊?a頂部設(shè)有一補(bǔ)償腔室，補(bǔ)償腔室內(nèi)設(shè)有氣密彈性膜35，其一側(cè)充有壓縮空氣， 一側(cè)充滿阻尼液體，并與阻尼腔室連通，用以補(bǔ)償阻尼腔室的體積變化；為了增大粘著阻力，同時(shí)提供一定的導(dǎo)向，活塞6a和子活塞6b的端部分別設(shè)置了擾流導(dǎo)向環(huán)26a和26b，導(dǎo)向裝置無(wú)須特別精密，允許留有適當(dāng)徑向間隙，因此活塞6a和子活塞6b與阻尼缸體4a及子缸體4b的摩擦也很小，阻尼器啟動(dòng)阻力也很小。上述阻尼缸體4a、子缸體4b、活塞6a及子活塞6b的截面為同心圓，當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，其截面形狀也可以是同心的矩形等其它形狀，也能起到相同的作用。
因?yàn)樽枘崞餍枰谧枘岣姿綘顟B(tài)下工作，所以在阻尼器上設(shè)柔性氣密密封，柔性密封為一橡膠波紋套25，其兩端硫化有法蘭盤36,法蘭盤36分別與活塞6a和缸蓋24通過(guò)螺栓37聯(lián)接，聯(lián)接面之間設(shè)有密封墊片，保證阻尼液體不泄漏。為了方便調(diào)節(jié)阻尼器的阻尼比，在阻尼缸體4a底部設(shè)置有灌裝孔及絲堵11和排液孔及絲堵12。
當(dāng)發(fā)生地震或臺(tái)風(fēng)時(shí)，其產(chǎn)生的激振力會(huì)使超高建筑物8產(chǎn)生水平振動(dòng)，這時(shí)本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器就會(huì)工作，調(diào)諧質(zhì)量l振幅加大，其產(chǎn)生作用力的相位與外界激振力的相位相反，與激振力抵消，同時(shí)阻尼器動(dòng)作過(guò)程中不斷消耗振動(dòng)能量，使建筑物8的振幅控制在允許的范圍內(nèi)，使建筑物結(jié)構(gòu)得到保護(hù)。實(shí)施例八
本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器中的彈簧也可以使用板簧，如圖13所示，彈簧2采用板簧，板簧的兩端分別與調(diào)諧質(zhì)量塊1及某大跨度橋梁的箱梁8相連。粘著式阻尼器設(shè)置在調(diào)諧質(zhì)量塊下方，并通過(guò)其上下設(shè)置的法蘭分別與調(diào)諧質(zhì)量塊1及箱梁8連接在一起。為了便于調(diào)整彈簧2的剛度，在彈簧2的下方還設(shè)置有剛度調(diào)節(jié)裝置。所述的剛度調(diào)節(jié)裝置包括緊貼板簧設(shè)置的多塊約束塊16，約束塊16通過(guò)螺栓28和螺母27固定在箱梁8上。通過(guò)增加或減少約束塊16的數(shù)量，就可以改變參與振動(dòng)的板簧實(shí)際作用長(zhǎng)度，從而達(dá)到改變板簧剛度和減振器固有頻率的目的。
如圖14所示，阻尼缸體4a內(nèi)部的空間被截面為十字形的隔板29分割為四個(gè)子缸，四個(gè)截面為矩形的活塞6分別位于子缸內(nèi)，同時(shí)與子缸內(nèi)設(shè)置的四個(gè)板狀的子缸體4b配合，這樣可以產(chǎn)生更大的阻尼力。為了增大粘著阻力，同時(shí)提供一定的導(dǎo)向，活塞6的下端部分別設(shè)置了擾流導(dǎo)向環(huán)26。為了方便調(diào)節(jié)阻尼器的阻尼比，針對(duì)本發(fā)明所使用的粘著式阻尼器還設(shè)置了阻尼調(diào)節(jié)裝置，所述阻尼調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置在阻尼缸體4a上部的灌裝孔及絲堵11和設(shè)置在阻尼缸體4a下部的排液孔及絲堵12，通過(guò)增減粘著阻尼液5的使用量就可以實(shí)現(xiàn)改變阻尼器阻尼比的目的。
為防止使用過(guò)程中灰塵或雨水等進(jìn)入阻尼缸，利用橡膠波紋套25將阻尼缸開(kāi)放端封閉起來(lái)。本例所述技術(shù)方案適用于僅需垂向減振的應(yīng)用場(chǎng)所，本例中所采用的剛度調(diào)節(jié)裝置也僅適用于調(diào)整圖示板簧的垂向剛度。
本發(fā)明阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器可以有效的抑制橋梁、細(xì)高建筑物結(jié)構(gòu)或類似結(jié)構(gòu)在動(dòng)荷載作用下的共振反應(yīng)，保證橋梁結(jié)構(gòu)及人員車輛的安全，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益均十分顯著，具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值，可廣泛應(yīng)用于各種大跨度的機(jī)場(chǎng)登機(jī)橋、人行天橋、港口棧橋、體育場(chǎng)館，以及細(xì)高建筑物、煙筒和電視塔等枏關(guān)結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1、一種阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器，包括質(zhì)量塊、彈簧、阻尼器和底座，其特征在于阻尼器是由阻尼缸、粘著阻尼液及活塞構(gòu)成的粘著式阻尼器，其中，活塞和粘著阻尼液設(shè)置在阻尼缸內(nèi)，活塞至少部分浸入粘著阻尼液中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器，其特征在于粘著式阻尼器設(shè)有阻尼調(diào)節(jié)裝置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器，其特征在于阻尼調(diào)節(jié)裝置包括固定設(shè)置在活塞一端的調(diào)高螺柱，調(diào)高螺柱與其上方的質(zhì)量塊或底座相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器，其特征在于阻尼調(diào)節(jié)裝置包括固定設(shè)置在阻尼缸一端的調(diào)高螺柱，調(diào)高螺柱與其下方的底座或質(zhì)量塊相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器，其特征在于阻尼調(diào)節(jié)裝置包括阻尼缸體上部或上方設(shè)置的灌裝孔和阻尼缸體下部或下方設(shè)置的排液孔，排液孔上設(shè)有絲堵。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器，其特征在于阻尼缸體內(nèi)部設(shè)置至少一個(gè)子缸，子缸之間彼此連通，活塞同時(shí)與阻尼缸體和子缸體配合，或設(shè)置數(shù)量與子缸數(shù)量匹配的子活塞。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器，其特征在于活塞或子活塞的形狀為管狀，或/和棒狀，或/和板狀。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器，其特征在于活塞或子活塞為管狀結(jié)構(gòu)時(shí)，活塞上或/和子活塞上設(shè)置排氣孔。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器，其特征在于彈簧上設(shè)置剛度調(diào)節(jié)裝置。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器，其特征在于剛度調(diào)節(jié)裝置包括固化筒和固化材料，固化材料和彈簧設(shè)置在固化筒內(nèi)，彈簧部分嵌入在固化材料中。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器，其特征在于所述固化材料包括低熔點(diǎn)、常溫下可固化的金屬材料或高分子材料，或常溫混合后可以固化的雙組份及多組份復(fù)合材料。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器，其特征在于剛度調(diào)節(jié)裝置為約束塊，約束塊從一端插入設(shè)置于彈簧內(nèi)部，或沿彈簧表面設(shè)置。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器，其特征在于約束塊表面設(shè)置耐磨層或與彈簧簧絲之間空隙對(duì)應(yīng)的螺旋狀凸起，或外設(shè)耐磨套。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器，其特征在于質(zhì)量塊與底座之間設(shè)有導(dǎo)向裝置，導(dǎo)向裝置獨(dú)立設(shè)置或集成于阻尼器之中。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻尼比可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量減振器，其特征在于阻尼器中活塞與阻尼缸之間的側(cè)面間隙小于活塞與阻尼液的在軸線方向的接觸長(zhǎng)度。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及用于相關(guān)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的阻尼比可調(diào)式質(zhì)量調(diào)諧減振器。其包括質(zhì)量塊、彈簧、阻尼器和底座，特征是阻尼器由阻尼缸、粘著阻尼液及活塞構(gòu)成的粘著式阻尼器，其中，活塞和粘著阻尼液設(shè)置在阻尼缸內(nèi)，活塞至少部分浸入粘著阻尼液中。本發(fā)明采用粘著阻尼液及活塞構(gòu)成的粘著式阻尼器，能夠提供三維阻尼，因此能有效防止側(cè)翻，保證減振器實(shí)現(xiàn)順暢的動(dòng)作，無(wú)需為參振質(zhì)量振動(dòng)設(shè)置專門導(dǎo)向裝置，工作可靠，基本不需要進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，具有較高的性價(jià)比；同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)調(diào)節(jié)調(diào)諧質(zhì)量減振器固有頻率和阻尼比的目的，更好的發(fā)揮減振器的減振性能，保證細(xì)高建筑物大跨度橋梁上行人及車輛運(yùn)行的平穩(wěn)與安全，有利于延長(zhǎng)其使用壽命，具有顯著的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。
文檔編號(hào)E04B1/98GK101457554SQ20081008266
公開(kāi)日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
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