[发明专利]一种新型铅芯钢管U形阻尼器

说明书

技术领域

本发明属于土木工程结构减震技术领域，具体涉及一种桥梁工程中设置于桥墩与梁板间 的构件或建筑结构中的一种新型铅芯钢管U形阻尼器。

背景技术

地震多发带或者抗震等级较高的地区，隔震系统，例如橡胶隔震支座、摩擦摆隔震支座 等被引入工程用来减小地震作用力。尽管隔震系统可以有效的减小地震作用力，保护梁、柱 等构件不被破坏，但是，由于隔震系统其较小的横向刚度而产生较大位移，耗散地震能量有 限，因此，在具有隔震系统的结构上安装阻尼器可以有效耗散能量。

常见的阻尼器有粘滞型阻尼器、磁流变阻尼器、金属阻尼器等。粘滞型阻尼器以及磁流 变阻尼器在工程实践中得到广泛的应用，但是二者还存在着不可忽视的缺点。粘滞型阻尼器 和磁流变阻尼器耐久性均较差；此外，磁流变阻尼器还容易发生液体泄漏。金属阻尼器作为 减震耗能的一种被动控制方式，因其具有简明性、低消耗、可以更换等优良特性，在工程中 应用较多，且效果良好。

许多金属阻尼器，例如剪切钢板阻尼器以及钢或组合构件的防屈曲支撑形式，在建筑结 构中广泛应用。然而由于一定的限制性，这些金属阻尼器不能在桥梁工程中应用。例如，剪 切钢板阻尼器的回复力较小，而防屈曲支撑形式的阻尼器则承受大变形能力较差，都不能应 用在桥梁结构中。此外，在建筑结构的应用中，金属阻尼器的刚度也是关键因素，若是刚度 不够，则会导致在严重地震力作用下的层间位移过大以及产生P-Δ效应。

本发明利用软钢平面外屈服以及铅的变形实现双重耗能机制，且相比较其他的平面外屈 服型的金属阻尼器，例如钢管阻尼器，U形阻尼器等，具有刚度大，变形较大，耗能大的优 良特性，同时，可以根据实际工程需要，调整铅芯填充钢管的个数，以针对不同工程需求， 达到经济效益优化的目的。

发明内容

本发明目的是提供一种结合不同金属的耗能机制，结合不同金属阻尼器运动方式的新型 阻尼器设计，提高了金属阻尼器减震耗能的综合能力。

本发明的设计方案为：一种新型铅芯钢管U形阻尼器，其特征在于，该阻尼器主要由 上盖板(1)、下盖板(2)、U形金属板、铅芯填充钢管、连接螺栓组成。

上盖板(1)、下盖板(2)均是金属板，金属板作为长方体，上盖板(1)、下盖板(2) 上下平行，上盖板(1)、下盖板(2)平行的空隙之间是耗能构件，

耗能构件由左U形金属板(3)、右U形金属板(4)以及位于左U形金属板(3)和右 U形金属板(4)之间的铅芯填充钢管构成；铅芯填充钢管由外层钢管、内层钢管和位于内、 外层钢管之间的中间层铅芯填充层组成；左U形金属板(3)、右U形金属板(4)分别位于 上盖板(1)、下盖板(2)平行的空隙的两端，左U形金属板(3)、右U形金属板(4)分 别由上部平行直段(9)、下部平行直段(11)和中间连接段圆弧段(10)构成(进一步圆弧 段为半圆段)，左U形金属板(3)和右U形金属板(4)的上部平行直段(9)均平行上盖 板(1)并通过连接螺栓固定在上盖板(1)上，左U形金属板(3)和右U形金属板(4) 的下部平行直段(11)均平行于下盖板(2)且通过连接螺栓固定在下盖板(2)上；左U 形金属板(3)和右U形金属板(4)的中间连接段圆弧段(10)分别与铅芯填充钢管的外 层钢管相切，同时铅芯填充钢管的外层钢管还分别与上盖板(1)、下盖板(2)相切，并分 别与上盖板(1)、下盖板(2)焊接在一起；在左U形金属板(3)、右U形金属板(4)之 间设有多个铅芯填充钢管(如两个铅芯填充钢管)，铅芯填充钢管之间相切并切点焊接在一 起。

上盖板(1)、下盖板(2)三个方向按照尺寸从大到小排列分别是长度方向、宽度方向 和厚度方向；铅芯填充钢管轴线方向与上、下盖板宽度方向平行。

本发明铅芯填充钢管由外层钢管、铅芯填充层、内层钢管组成。U形金属板构造相同， 由上部平直段、中间圆弧段、下部平直段组成；中间圆弧段形状为半圆，外径与外层钢管的 外径相同。铅芯填充钢管由三层组成，从外到内分别是外层钢管、铅芯填充层、内层钢管。 上、下盖板间耗能构件的放置方向为U形金属板圆弧段轴线方向与上、下盖板宽度方向平 行；铅芯填充钢管位于左、右两U形金属板之间且与两U形金属板的圆弧段均相切；铅芯 填充钢管轴线方向与上、下盖板宽度方向平行。U形金属板与上、下盖板用螺栓相连接，连 接处位于平直段部分；外层钢管与上、下盖板在切点处用焊接连接。