[实用新型]可调刚度粒子阻尼减震器

说明书

技术领域

本实用新型涉及减震器，尤其是涉及可调刚度粒子阻尼减震器。

背景技术

当前桥梁减震领域应用广泛的有采用减隔震支座、利用桥墩延性减震等方法。目前研究得较多的减、隔震装置主要有叠层橡胶支座、聚四氟乙烯支座、铅芯橡胶支座等。聚四氟乙烯支座不具有向平衡位置的恢复力特性，使梁体与墩、台之间的相对位移很难控制。叠层橡胶支座可减小桥墩、台受到地震荷载的，但也增加了梁体与墩、台之间相对位移，具有一定局限性。利用桥墩的延性减震是当前桥梁抗震设计中常采用的方法。桥墩延性减震是将桥墩某些部位设计得具有足够的延性，使之延长结构周期、耗散地震能量，但这一方式会大大增加桥梁的设计难度和施工成本。

粒子阻尼技术是一项振动被动控制新技术，是以阻尼耗能机理为理论基础，主要由填充在结构空腔中的粒子通过非弹性碰撞和摩擦作用提供阻尼效应。粒子阻尼技术具有抑振效果显著、耐高温恶劣环境、对原结构改动小、产生的附加质量小等优点。粒子阻尼的产生机理从能量的角度上来看，是指损耗振动能量的能力，也就是将机械振动及声振的能量，转变成热能或其他可以耗损的能量。将粒子阻尼技术引入桥梁减震领域可以延长上部结构的自振周期并给予结构较大的阻尼，可使桥梁进入塑性阶段以延长结构的周期，增加结构的柔性以延长结构的自振周期，有效代替桥梁结构承受地震强烈的位移动力，达到减小由于地震动所产生的地震荷载的目的；增加结构的阻尼或能量耗散能力以减小由于地震所引起的结构反应，特别适用于桥梁减震。

中国专利CN201801813U公开一种桥梁减震器，设置于拉索大桥的桥梁拉索根部，起减震作用。所述减震器包括金属圈和橡胶圈，所述金属圈由左半金属圈和右半金属圈左右对合构成，橡胶圈由左半橡胶圈和右半橡胶圈左右对合构成，在所述金属圈内壁面上设有一圈凹槽，相应于该凹槽，在所述橡胶圈外壁面上相应位置处设置有一与之相配合的凸缘；所述橡胶圈复合于金属圈内圈，且使所述凸缘嵌置于所述凹槽内。通过在拉索的根部安装本实用新型桥梁减震器，可以改变拉索的共振频率，控制振幅，抑制振动波的传播，减少材料的疲劳，减轻了拉索大桥由于风力及车辆产生的震动等因素影响，提高了拉索的使用寿命。

发明内容

本实用新型的目的在于提供可调刚度粒子阻尼减震器。

本实用新型设有结构固定箱、阻尼箱、阻尼粒子、大刚度减震弹簧、小刚度减震弹簧；所述可调刚度粒子阻尼减震器通过固定螺栓与减震结构相连或在进行土木工程时直接安装在桥墩、桥台、梁体和每一跨的上部结构中或梁底支点处；所述大刚度减震弹簧和小刚度减震弹簧与结构固定箱相连接，大刚度减震弹簧和小刚度减震弹簧设在阻尼箱的上部和四周，大刚度减震弹簧和小刚度减震弹簧配合组成可变刚度减震弹簧，阻尼粒子放置在阻尼箱内部。

所述大刚度减震弹簧的刚度可为600～2000kg/cm，所述小刚度减震弹簧的刚度可为20～600kg/cm。

所述阻尼粒子可采用耐磨金属、耐磨非金属或耐磨高分子材料，阻尼粒子的粒径可为0.5～30mm，阻尼粒子的剖面水平投影面积占相应分区总面积的20％～90％，阻尼粒子的密度可为(1.5～18.5)×10³kg/m³。

所述阻尼箱内部可用钢板分割成若干子空间，在子空间中放置一定数量的阻尼粒子。

当发生震动时，阻尼箱带动弹簧将机械能转化为弹性势能加以耗散，同时内部阻尼粒子发生碰撞摩擦进一步耗散系统震动能量。由于阻尼粒子具有万向性，可以有效对来自各个方向的震动起到减震的作用。采用变刚度减震弹簧能够有效减轻风振和地震带来的震动。

当桥梁发生风振时，风载荷造成的桥梁结构位移较小，由公式f＝kx知，若减震弹簧的倔强系数k过大则桥梁带动的阻尼器位移x也会较小，那么就不能起到有效的减震作用。因此，为了有效减轻风震，则应采用倔强系数k小的减震弹簧，以使阻尼器可以产生较大的位移，使阻尼粒子可以有效发挥减震作用。但当发生地震时，为了做到“大震不倒、小震不坏”，则应当使减震弹簧的倔强系数k尽量大。若倔强系数k小的话，则由公式f＝kx知，地震带动的阻尼器位移x过大，会超出减震弹簧的弹性极限而使之无法恢复自由长度，使与减震弹簧连接的阻尼器不能产生往复运动，大大降低了阻尼器减震的效率。