粘滞阻尼系统以及包含该系统的桥梁与桥梁减震方法转让专利
申请号 : CN202010651703.6
文献号 : CN111749120B
文献日 : 2021-08-10
发明人 : 杨孟刚 , 胡尚韬 , 李新
申请人 : 中南大学
摘要 :
权利要求 :
1.粘滞阻尼系统,其特征在于:包括粘滞阻尼器、基座以及设置在所述粘滞阻尼器与所述基座之间的阻尼器锁定组件;
所述阻尼器锁定组件包括锁定件、配合件、剪断销钉以及固定件;
所述锁定件固定设置在所述粘滞阻尼器的外壳上,所述配合件设置在所述锁定件与所述固定件之间,并且通过滑轨与所述基座连接,所述固定件与所述基座固定连接;
所述剪断销钉的一端垂直固定安装在所述粘滞阻尼器的活塞杆上,另一端滑动安装在所述固定件上的安装通孔中并与所述配合件上的预拉弹性元件连接,所述配合件与所述固定件之间连接有预压弹性元件;其中,所述锁定件上设有锁止卡槽,所述配合件上设有与所述锁止卡槽相配合的锁止卡块,所述滑轨的延伸方向与所述活塞杆的轴线方向垂直;
当所述粘滞阻尼器的活塞杆将所述剪断销钉剪断时,所述配合件在所述预拉弹性元件的弹性力作用下在所述滑轨上朝所述锁止件运动,将所述锁止卡块插入所述锁止卡槽中;
所述锁止卡槽的截面形状为U型;
所述锁定件为一圆弧形外板;
所述圆弧形外板的中心轴线与所述活塞杆同轴;
所述锁止卡槽呈弧形的布置在所述圆弧形外板的内侧壁上;
所述配合件为一与所述圆弧形外板适配的圆弧形内板;
所述锁止卡块呈弧形的布置在所述圆弧形内板的外侧壁上;
两组所述固定件之间形成有供所述活塞杆匹配穿插的通道,所述活塞杆滑动安装在所述通道中;
滑轨包括设置在基座上的滑槽以及滑动安装在滑槽中的滑块。
2.根据权利要求1所述的粘滞阻尼系统,其特征在于:所述锁止卡槽在所述锁定件上沿着所述活塞杆轴线方向并排设置多组;
所述锁止卡块在所述配合件上沿着所述活塞杆轴线方向并排设置多组。
3.根据权利要求1所述的粘滞阻尼系统,其特征在于:所述剪断销钉位于所述固定件与所述活塞杆之间的部分上设有应力薄弱部。
4.根据权利要求1所述的粘滞阻尼系统,其特征在于:所述滑轨包括设置在所述基座上的滑槽以及滑动安装在所述滑槽中的滑块。
5.根据权利要求1所述的粘滞阻尼系统,其特征在于:所述预拉弹性元件和预压弹性元件均为弹簧。
6.根据权利要求1‑5任一项所述的粘滞阻尼系统,其特征在于:所述阻尼器锁定组件在所述活塞杆的两侧对称设置两组。
7.包含权利要求1‑6任一项所述的粘滞阻尼系统的桥梁,其特征在于:所述粘滞阻尼器远离所述基座的一端与所述桥梁的主梁连接,所述基座与所述桥梁的桥墩连接。
8.桥梁减震方法,其特征在于:采用权利要求1‑7任一项所述的粘滞阻尼系统,将所述粘滞阻尼器远离所述基座的一端与所述桥梁的主梁连接,所述基座与所述桥梁的桥墩连接;
当桥梁在正常使用荷载范围及小地震作用下,安装在桥梁的主梁与桥墩之间的粘滞阻尼器可以正常工作并耗能,从而达到减震的目的;而在受到大地震或超过桥梁正常载荷范围时,阻尼器锁定组件的剪抗剪销钉将会被粘滞阻尼器的活塞杆顶断,阻尼器锁定组件将粘滞阻尼器锁定,使得粘滞阻尼器相当于一将主梁与桥墩固结的刚性连杆,从而使多个桥墩共同分配承担地震作用,可以能满足同时应对不同动力荷载作用下桥梁的纵向减震要求。
说明书 :
粘滞阻尼系统以及包含该系统的桥梁与桥梁减震方法
技术领域
背景技术
地震的作用下,期望由粘滞阻尼器工作耗能,以达到减震的目的;而在大地震作用下,期望
粘滞阻尼器能够锁定,使活动墩变为固定墩,从而使多个桥墩共同分配承担地震作用。
恭义等人的发明专利(中国专利公开号:CN105546027A;发明专利名称:设有泄压装置的粘
滞阻尼器)通过在粘滞阻尼器内部设置泄压阀以实现锁定装置和粘滞阻尼器的功能。ITT制
造企业有限责任公司舒宾·鲁安在审发明专利(中国专利申请号:CN201680065458.2;发明
专利名称:具有锁定功能的粘性阻尼器组件)通过在阻尼孔处设置锁定销,且锁定销被配置
为选择性地堵塞孔口,以实现锁定功能。中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司
刘高等人的实用新型专利(中国专利公开号:CN209741644U;实用新型专利名称:用于控制
大跨径缆索桥梁梁端纵向位移的多功能阻尼器)通过在阻尼器内部设置速度敏感活塞以及
与其相连的限位弹簧以实现锁定功能。
于粘滞阻尼器需要密封工作,一旦内部组件遭到损坏,则无法维修,必须废弃整个阻尼器。
(3)由于内部锁定后,阻尼器的出力仍由内部压力提供,即和正常工作情况相同,因此即使
锁定后粘滞阻尼器不再耗能,其出力却不可忽略,锁定后达到的最大力即为粘滞阻尼器吨
位,这种锁定方式会极大地增加不必要的吨位。
发明内容
与桥梁减震方法。
定件之间连接有预压弹性元件;其中,
中。
连接。
接;
荷范围时,阻尼器锁定组件的剪抗剪销钉将会被粘滞阻尼器的活塞杆顶断,阻尼器锁定组
件将粘滞阻尼器锁定,使得粘滞阻尼器相当于一将主梁与桥墩固结的刚性连杆,从而使多
个桥墩共同分配承担地震作用,可以能满足同时应对不同动力荷载作用下桥梁的纵向减震
要求。
的配合件上的锁止卡块将卡入锁定件的锁止卡槽中,与粘滞阻尼器外壳形成刚性连杆,由
于粘滞阻尼系统通过外部的纯机械实现熔断和锁定,本申请实施例粘滞阻尼系统不仅具有
锁定和耗能功能,而且锁定速度可以通过改变剪断销钉的材料以及大小得以实现;此外,损
坏后仅更换剪断销钉即可,粘滞阻尼器可以重复利用;同时,在粘滞阻尼器外部设置锁定装
置可以实现在不额外增大粘滞阻尼器吨位的前提下实现锁定。
附图说明
本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他
的附图。
具体实施方式
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
轨与基座2连接,固定件6与基座2固定连接,配合件4与固定件6之间连接有预压弹性元件7,
剪断销钉5的一端垂直固定安装在粘滞阻尼器1的活塞杆上,另一端滑动安装在固定件6上
的安装通孔17中并与配合件4上的预拉弹性元件14连接,从而将固定件6与配合件4相对位
置固定,固定件6与配合件4相对位置固定时,预拉弹性元件14呈拉伸状态,而预压弹性元件
7呈压缩状态。其中,锁定件3上设有锁止卡槽8,配合件4上设有与锁止卡槽8相配合的锁止
卡块9,而滑轨的延伸方向则与活塞杆102的轴线方向垂直。
剪切力,当粘滞阻尼器1出力小于剪断销钉5的剪断力时,粘滞阻尼器1可以正常工作,粘滞
阻尼器1工作耗能;当粘滞阻尼器1出力大于剪断销钉5的剪断力时,剪断销钉5将被剪断,配
合件4因剪断销钉5被剪断,因此在预压弹性元件7提供的弹性回复力作用下,在滑轨上朝锁
定件运动,将锁止卡块9插入锁止卡槽8中,与粘滞阻尼器1外壳101形成刚性连杆,与此同时
预拉弹性元件14将带动位于固定件6上的剪断销钉5在安装通孔17中移动。由于粘滞阻尼系
统通过外部的纯机械实现熔断和锁定。
可以重复利用。
活塞杆102同轴,锁止卡槽8呈弧形的布置在圆弧形外板的内侧壁上。同样的,配合件4可以
为一与圆弧形外板适配的圆弧形内板,锁止卡块9呈弧形的布置在圆弧形内板的外侧壁上。
止的可靠性。
施例中,锁止卡槽8以及与其相配合的锁止卡块9均并排设置对组,可以保证锁定件3和配合
件4结合后,具有足够的连接强度。
固定件6与活塞杆102之间,应力薄弱部11的可以为设置在剪断销钉5上设有环形凹槽或设
置切口等结构。
滑块13正好滑行至滑槽12其中一封闭端处。而预拉弹性元件14和预压弹性元件7可以采用
螺旋弹簧、气体弹簧或橡胶弹簧等。
桥梁的桥墩16固定连接。
与基座2连接,固定件6与基座2固定连接。
件14连接,从而将固定件6与配合件4相对位置固定,固定件6与配合件4相对位置固定时,预
拉弹性元件14呈拉伸状态,而预压弹性元件7呈压缩状态。
小,剪断销钉5上位于固定件6与活塞杆102之间的部位设置有应力薄弱部11,此时受到的力
小于应力薄弱部11的抗剪强度,因此剪断销钉5未破坏。
合件4产生的拉力和推力相平衡,因此配合件4处于平衡状态,滑块13不会在滑槽12内移动。
当连续梁桥受到地震作用,产生较大的纵向响应时,此时粘滞阻尼器1运动较为迅速,出力
较大,一旦活塞杆102传递到剪断销钉5上的力大于应力薄弱部11的抗剪强度,则剪断销钉5
被剪断,剪断销钉5破坏后,连接在剪断销钉5上的预拉弹性元件14失去受力点,因此失去作
用,此时配合件4仅受到预压弹性元件7的推力,在该推力作用下,配合件4的滑块13在滑槽
12内滑动,被推向外侧,配合件4的锁止卡槽8嵌入锁定件3的锁止卡槽8中,并在预压弹性元
件7的推力作用下固定于锁止卡槽8中,不会脱出。此时整个粘滞阻尼器1的外壳101、锁定件
3和配合件4相当于一个刚性连杆,将主梁支座15与桥墩支座16相连,即相当于将主梁支座
15与桥墩支座16固结。此时使活动桥墩为固定桥墩,从而使多个桥墩共同分配承担地震作
用,达到抗震的目的。
大地震或超过桥梁正常载荷范围时,阻尼器锁定组件的剪抗剪销钉将会被粘滞阻尼器1的
活塞杆102顶断,阻尼器锁定组件将粘滞阻尼器1锁定,使得粘滞阻尼器1相当于刚性连杆将
主梁与桥墩固结,从而使多个桥墩共同分配承担地震作用,可以能满足同时应对不同动力
荷载作用下桥梁的纵向减震要求。此外,在大的荷载范围时,粘滞阻尼系统锁定后通过强度
极高的阻尼器外壳101传递力,而非通过活塞两侧压力产生力,因此还可以所采用的减小粘
滞阻尼器1的吨位。
动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变
动仍处于本发明的保护范围之中。