[发明专利]格构式输电塔水平振动自复位减振器

说明书

技术领域

本发明涉及属于土木工程的减振设备，具体是指一种格构式输电塔水平振动自复位减振器。

背景技术

输电塔线体系是高负荷电能输送的载体，是重要的生命线工程结构。随着经济发展、科技进步和环保意识增强，工业生产和居民生活对电能的需求量增长强劲。输电塔线体系的工程规模目前逐渐趋于大型化，结构形式复杂多变，工程造价指标大幅提高，因此，对电力生命线工程结构设计理论与防灾减灾提出了新的要求，保证其使用的安全性和稳定性成为结构工程界迫切需要解决的课题。与通常的架空输电线路相比，格构式输电塔具有塔体结构高、跨距大、整体结构较柔、兼有塔状高耸结构和大跨度结构的共同特点。除地震荷载外，这种结构体系对风，雨和覆冰等环境荷载的作用响应敏感，容易发生振动疲劳损伤和极端条件下的动态倒塌破坏。如何有效地减轻格构式输电塔在风、雨和覆冰等外界荷载下的水平振动响应，提高塔的抗灾性能是土木工程领域中亟待解决的问题之一。

结构振动控制可以有效地减轻结构在外荷载作用下的损伤，提高结构的防灾性能。振动控制可以通过减振、隔振装置来消耗振动能量，或者通过施加能量来抵消外荷载作用对结构的影响。具体是在结构的某些部位装设某种装置、机构或子结构，以改变或调整结构的动力特性或动力作用，使结构在外荷载作用下的动力响应得到合理的控制。减振技术相对比较成熟，然而作为一种被动控制装置，耐久性和制作简易性是目前减振器中普遍存在的问题。如粘滞阻尼器较难维护，摩擦阻尼器不能自复位，软钢阻尼器有塑性残余变形等。形状记忆合金是一种新型功能材料，具有形状记忆效应、超弹性和高阻尼特性。形状记忆合金减振器与其他类型的减振器相比，具有耐久性和耐腐蚀性能好，使用周期长，变形大且可恢复等优点。此外，格构式输电塔在强风以及机械振动等随机荷载作用下的响应是随机的，表现之一就是振动响应方向的随机性。目前研制开发的阻尼器或减振器，通常仅具有单一方向的耗能减振能力，本身不易实现工程中的水平多向控制。

因此，开发一种水平振动自复位减振器对确保格构式输电塔的安全，减小不利振动具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种格构式输电塔水平振动自复位减振器，该能够解决现有输电塔减振装置耐久性短、耗能能力有限、不能自复位、只能单一方向减振的问题。

本发明上述目的通过如下技术方案来实现的：格构式输电塔水平振动自复位减振器，其特征在于：该减振器包括形状记忆合金圆环、钢制圆球、锚栓、钢制吊杆和钢制吊环，其中，钢制吊杆的下端与钢制圆球固定连接，钢制吊杆的上端与钢制吊环固定连接，钢制吊环用于悬挂在输电塔的顶部中心处，所述的形状记忆合金圆环为四个，四个形状记忆合金圆环锚固在输电塔的塔身的四个角部，四个形状记忆合金圆环均水平设置，并且均匀设置在钢制圆球的外围四周，四个形状记忆合金圆环的圆心处于以钢制圆球为圆心的同一圆的圆周上，所述钢制圆球在振幅较小时仅靠自身的晃动减振耗能，在振幅较大时，钢制圆球能够与形状记忆合金圆环发生碰撞以耗能，从而达到减振目的。

本发明中，钢制吊杆的下端与钢制圆球相焊接，钢制吊杆的上端与钢制吊环相焊接。

本发明中，所述的四个形状记忆合金圆环分别通过锚栓锚固在输电塔的塔身的四个角部。

本发明减振器的减振原理就像身处摇晃小船上的人，将身体朝小船晃动的反方向移动，来取得平衡。当强风或其他外荷载引起输电塔振动时，一方面，钢制圆球好比一个巨大的“钟摆”，使该减振器产生一种与外荷载相反的力量，从而抵消外荷载对输电塔的不利影响；另一方面，当钢制圆球晃动时，会与锚固在输电塔角部的形状记忆合金圆环发生碰撞，达到交换动量和耗散动能的目的。因此，该减振器的耗能能力与振幅成正比，即当振幅较小时，钢制圆球不会与形状记忆合金圆环发生碰撞，仅靠钢制圆球自身的晃动减振耗能，并依靠重力作用恢复钢制圆球的位置；当振幅较大时，除了钢制圆球的晃动耗能，钢制圆球会与锚固在输电塔角部的形状记忆合金圆环发生碰撞耗能，从而达到二次减振的目的；此外，形状记忆合金圆环优良的超弹性性能使其变形耗能后迅速恢复原来的形状且会使得钢制圆球能够快速复位。

与现有技术相比，本发明的效果和益处主要体现在减振器可以根据结构振幅的不同而提供不同的耗能能力，该减振器还具有较好的抗疲劳性，维护费用低、构造简单、安装方便、可实现任意水平线的减振。这种格构式输电塔水平振动自复位减振器使得输电塔减振设计过程更为方便、实用，将会广泛的应用于工程结构减振设计领域。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。