[发明专利]一种具有工作开关的TMD减振装置

说明书

本发明属于结构振动控制技术领域，提供一种具有工作开关的TMD减振装置，由顶板、底板、导向杆、压缩弹簧、粘滞阻尼器、质量块和弹簧卡片组成。受控结构振动加速度较小时，无需控制，嵌置于导向杆内的弹簧卡片约束质量块和粘滞阻尼器与受控结构之间不产生相对位移，阻尼器不工作，不影响其使用寿命；在受控结构加速度达到设定阈值时，质量块的惯性力超过了弹簧卡片的最大约束力，弹簧卡片被质量块压至导向杆内，之间仅有基本可以忽略的摩擦力，阻尼器开始工作，抑制结构振动，直至加速度小于阈值时，弹簧卡片被弹回约束质量块相对导向杆和受控结构静止，阻尼器停止工作。该装置避免低效工作，大大延长TMD的使用寿命，具有良好经济效益。

技术领域

本发明属于结构振动控制技术领域，涉及到桥梁及建筑结构，特别涉及到具有工作开关的TMD减振装置。

背景技术

随着土木工程结构的发展，高强材料在桥梁、建筑等结构上得到了大量应用，大跨桥梁、空间结构、高层、高耸结构日益增多。随着高度和跨度的增大，结构固有振动频率随之降低，在风、人、车辆、地震等动载作用下容易发生大幅振动，有可能影响工作及驾乘人员舒适性、车辆行车安全性，甚至造成桥梁或建筑结构自身结构损坏，严重威胁结构和人员安全。为防止这类结构振动过大，可安装调谐质量阻尼器，将振动抑制在可接受范围内。

调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper，简称TMD)系统是一个由质量块、弹簧和阻尼器组成的一种结构振动被动控制装置，其中的阻尼器通常采用液体粘滞阻尼器。

TMD被安装到桥梁或建筑结构上服役后，通常会经历由风、车、人等日常荷载作用引起的微小竖向、水平和扭转运动，长期的振动难免会造成阻尼器部件的磨损及老化，粘滞阻尼器达到若干次数循环运动后，甚至出现漏油现象，最终导致TMD失效。

事实上，结构微小振动通常无需控制，只有当结构出现造成人体不适、甚至导致结构损伤破坏振动时，才需要控制。因此，在结构产生较小的振动、不影响结构正常使用和用户舒适性时，TMD可以不处于工作状态。对于众多实际工程，这样就可以大大延长TMD的使用寿命，在更需要其发挥作用时，开启工作模式，发挥其最大功效。

发明内容

本发明的目的在于针对现有TMD存在的以上问题，提出一种新的控制理念，给TMD加设工作开关，其目标是：在日常微小振动加速度条件下，TMD的阻尼器活塞与液压缸之间不产生相对运动，即阻尼器处于关闭模式；只有在结构振动加速度达到设定阈值(根据人体舒适度指标或结构安全性指标确定)时，TMD才开启，使其处于工作状态，当振动加速度小于该阈值后即停止工作。显然，采用这种理念能够大大减少TMD的日常振动次数和阻尼器的振动行程，由此明显延长TMD的使用寿命，降低成本。

为实现上述目的，本发明所述一种具有工作开关的TMD减振装置，包括顶板、底板、导向杆、压缩弹簧、粘滞阻尼器、质量块、螺栓、销座和弹簧卡片。所述顶板、底板、导向杆、螺栓和销座形成一个整体框架，与受控结构固结；所述导向杆通过螺栓固定在顶板和底板之间，导向杆从所述质量块的孔洞穿过，导向杆与质量块之间留有合适空隙，保证质量块能够沿导向杆自由滑动，摩擦力尽量小，且不会发生明显碰撞；所述压缩弹簧一端与顶板或底板连接，另一端与质量块连接，质量块被安装在与上下压缩弹簧之间，所述粘滞阻尼器位于装置的中央，由销座将粘滞阻尼器的活塞杆连接到顶板和底板，粘滞阻尼器液压缸与质量块之间固结，与质量块的运动同步；所述弹簧卡片部分嵌置于导向杆卡槽内，且位置在一定范围内可调，用于对质量块进行限位。

所述弹簧卡片可以设计成多种形式，其参数(宽度、厚度、长度、外形、材料等)需要通过设计计算确定，主要由质量块质量、设定加速度阈值及弹簧卡片数量决定。