[实用新型]一种球面调谐质量阻尼器减振控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种桥梁减隔振控制装置，尤其涉及一种球面调谐质量阻尼器减振控制装置。

背景技术

随着土木工程事业的发展，高层建筑结构的高宽比越来越大，桥梁结构的跨度也在不断的增大，其结果使结构相对越来越轻柔，结构的自振频率在降低，在强风、地震、车辆动力、人群等外在何在的作用下，结构很容易引起振动或晃动，依靠传统的提高结构刚度的方法，从经济和美观的角度来讲都不太合理，而且尽管结构的承载力能够满足要求，但结构的振动会引结构某些部位、焊缝疲劳损伤甚至断裂等危害，造成安全隐患；此外，结构的振动有可能超过人体舒适度耐受极限，使过往行人行走不稳，引起行人心理恐慌。

大量的研究与工程实际表明，结构控制技术可以有效的增加结构的阻尼，减小结构受外部激励作用的振动反应，提高结构的抗振性能，结构振动控制技术的核心思想就是在结构的某些部位设置一些控制装置，当结构产生振动时，这些装置可以被动或主动地施加一组控制力或调整结构的动力特性，从而显著地减小结构振动反应，使之满足更高的安全和功能要求。

目前结构振动控制可分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制，被动控制不需要外界提供能量，主要形式有基础隔震、吸能减振及耗能减振，应用较为广泛的是作为吸能被动控制减振技术的调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper，简称TMD)，TMD主要由质量块，耗散结构振动能量的阻尼元件，调谐频率的弹性元件等组件构成，弹性元件主要有弹簧、摆或悬臂梁钢板等。

传统采用弹簧、摆或悬臂梁钢板作为弹性元件的调谐质量阻尼器（TMD）存在如下不足：

1.采用弹簧作为弹性元件，具有刚度比较容易设计与调整，所需空间小的优势，但需要额外机械装置或滑轨导向，在低频状态下，要求弹簧刚度很小，这就使机械装置或滑轨导向机构的加工和装配精度要求非常高，TMD才能有效的起到相应的作用，因此在低频状态下，采用弹簧制作的TMD成本很高；

2. 采用摆作为弹性元件，需要较大的空间，难以直接安装在桥梁结构的主梁内部；

3. 采用悬臂梁钢板作为弹性元件所需空间适当，但悬臂梁钢板固定端存在应力集中，在长期工作中，很容易发生疲劳损伤。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有TMD技术在结构低频振动控制中存在的制作成本高、需要较大空间安装、结构件容易损坏等问题，提供一种球面调谐质量阻尼器减振控制装置、以克服上述已有技术所存在的不足。

为解决上述问题本实用新型采用的技术方案是：一种球面调谐质量阻尼器减振控制装置，所述减振控制装置包括底板部件以及与其滑动配合的质量块部件，质量块部件的重量为m，所述底板部件的顶部带有N个凹球面，所述质量块部件的底部带有N个与凹球面滑动配合的凸球面，所述凹球面和凸球面的球面半径R相同，所述凸球面与凹球面之间设置有滑动摩擦副；N的取值为1～6之间的任意整数。

其进一步的技术方案是：所述质量块部件与底板部件之间设置有阻尼装置，所述阻尼装置安装在质量块部件与底板部件之间的非球面部位，所述阻尼装置或为粘滞流体阻尼器、或为电涡流阻尼装置、或为摩擦阻尼装置。

其更进一步的技术方案是：所述滑动摩擦副由不锈钢板与滚珠轴承组成，所述不锈钢板与底板部件之凹球面压实通过焊接连接，所述滚珠轴承或通过螺栓、或通过凹槽镶接与质量块部件之凸球面连接。

其另进一步的技术方案是：所述的滑动摩擦副由不锈钢板与聚四氟乙烯板组成，所述不锈钢板与底板部件之凹球面压实焊接连接，所述聚四氟乙烯板与质量块部件之凸球面压实通过螺栓或铆钉连接。

所述滑动摩擦副由不锈钢板与三层复合板组成，所述不锈钢板与底板部件之凹球面压实焊接连接，所述三层复合板与质量块部件之凸球面压实或通过螺栓或铆钉或焊接相连接。

所述滑动摩擦副由聚四氟乙烯板与三层复合板组成，所述聚四氟乙烯板与底板部件之凹球面压实通过螺栓或铆钉连接，所述三层复合板与质量块部件之凸球面压实或通过螺栓或铆钉或焊接相连接。

由于采用上述技术方案，本实用新型之一种球面调谐质量阻尼器减振控制装置具有如下有益效果：

1.本实用新型之球面调谐质量阻尼器减振控制装置，将底板部件上表面与质量块部件下表面加工成一定半径 R 的配合滑动球面，在借鉴单摆简谐运动原理：

     ，其中g为重力加速度，