[发明专利]弹簧刚度可调式调谐质量减振器

说明书

技术领域

本发明属于土木工程结构减振技术领域，具体涉及一种用于控制机场登机桥、大跨度人行天桥、港口栈桥、高层建筑及相关结构振动的调谐质量减振器。 

背景技术

随着城市建设的发展，各种高层、超高层建筑和细高结构、大跨度建筑物日益增多，同时，城市交通网络越来越发达，各种大跨度的机场登机桥、人行天桥、港口栈桥等桥梁结构得到了广泛的应用，为人们的出行带来了极大的便利。但是，此类细高建筑物及桥梁虽然强度和刚度比较容易满足设计要求，其竖向振动的频率却普便都比较低(例如大跨度人行天桥的竖向频率通常只有2赫兹左右)，在强风激励或行人、车辆等动载作用下容易发生共振，给行人带来不舒服的感觉，造成结构物自身结构损坏，甚至严重威胁到人和车辆的安全。如何防止这类大跨度、低频结构物发生破坏性共振成为工程建设中不得不着手解决的现实问题。实践证明，调谐质量减振器(也有文献中称质量调谐阻尼器，或称质量调谐减振器，本文中也简称减振器或TMD)是一种有效的振动控制装置，将它的固有频率调整到接近结构的自振频率，然后安装在结构上。当结构受到激振力干扰发生振动时，引起调谐质量减振器的共振，利用调谐质量的振动惯性力反作用于结构本身，从而抵消激振力，达到减小结构反应的目的。要想最大限度发挥调谐质量减振器的减振作用，要求其固有频率要尽可能与主结构的自振频率一致，否则TMD的减振效果就会大幅下降。由于桥梁实际共振频率与设计存在偏差，以及部分桥梁后期设置巨幅广告等外界因素影响，桥梁结构的具体参数易发生变化，这就要求调谐质量减振器的固有频率应该可以随时进行相应调整。可是，现有调谐质量减振器都是通过更换弹簧或变化调谐质量来实现调整固有频率的，如申请号为200410087664.2之中国专利所公布的定向垂直可调式调谐质量减振器，但是，依靠更换弹簧的方法解决此类问题势必造成物资及人力的极大浪费，而且弹簧的刚度也很难加工得特别精确，变化调谐质量的方法同样过于粗糙，难以实现精确调整。特别是安装现场工作条件往往非常简陋，此类涉及到TMD拆装的调整方法实施起来十分不便。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种弹簧刚度可以准确进行调整的，调整时无需对TMD进行拆装的弹簧刚度可调式调谐质量减振器。 

本发明是这样实现的，包括质量块、弹簧、阻尼器和底座，其中，弹簧可以是螺旋弹簧、碟簧或板簧，弹簧端部设置刚度调节装置。 

所述刚度调节装置包括固化筒和固化材料，固化材料和弹簧设置在固化筒内，弹簧部分嵌在固化材料当中。利用固化材料将与其浸没的弹簧部分固化成一体，从而使弹簧被固定部分完全或部分失去原有弹性，从而实现改变弹簧刚度的目的。所述固化材料包括低熔点、常温下可固化的金属材料或高分子材料，如金属铅等，或常温混合后可以固化的双组份及多组份复合材料，如环氧树脂；刚度调节装置还可以是约束块，约束块从一端插入设置于弹簧内部，或沿弹簧下表面设置。利用约束块限制实际参与工作的弹簧的有效长度，从而实现调节弹簧刚度，进而达到调整固有频率的目的。约束块与其邻近的质量块或底座相连，也可以与待隔振的构件直接相连。对于螺旋弹簧，可以在约束块表面设置与弹簧簧丝之间空隙对应的螺旋状凸起，约束块旋入弹簧后，约束块表面的凸起卡在弹簧簧丝之间，使该部分弹簧弹性丧失。为提高约束块的耐磨损性能，还可以在约束块表面设置耐磨层或外设耐磨套。