[发明专利]可滑移柱形软钢阻尼装置及其在桥梁上的应用

说明书

技术领域

本发明属于工程结构抗震领域，涉及一种阻尼装置，特别是桥梁结构震动控制中，安装 于桥梁上、下部结构之间，借助软刚材料的屈服延性提供滞回阻尼力，实现消能减震的功能 的阻尼装置。

背景技术

减隔震措施是结构抗震常用的手段，经济、有效。其中关键技术之一就是通过阻尼装置 实现耗能减震的效果。现有技术中，常用的阻尼装置有：速度相关型阻尼器(如液体粘滞阻 尼器等)、位移相关型阻尼器(如铅芯橡胶支座、软钢阻尼器等)、摩擦型阻尼器(如摩擦摆 式支座等)等等。其中，软钢阻尼器具有构造简单、力学行为特征明确、造价相对较低等优 点。但由于软钢阻尼器的耗能原理是利用金属材料屈服后的延性，疲劳性能往往会是较为棘 手的问题。到目前为止，尚未见于桥梁抗震中实际应用的大吨位、大位移，且具备良好疲劳 性能的钢阻尼器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可滑移柱形软钢阻尼装置及其在桥梁上的应用，其安装于桥 梁上，具有减震耗能作用。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

一种可滑移柱形软钢阻尼装置，其包括固定端板、上焊接板、下焊接板、阻尼器耗能部 件，其还包括推力槽，推力槽栓接于下焊接板上，耗能部件的球头伸入推力槽中，耗能部件 的底座通过固定端板栓接于上焊接板上。

进一步，该推力槽两端及软钢阻尼器耗能部件球头之间设有挡块，挡块置于球头的一端 或两端，可提供单向或双向阻尼力。

该阻尼器耗能部件采用软钢材料及变截面圆柱体结构，变截面的母线选用三次抛物线， 变界面区段宜从固定段根部起到2/3～4/5的构件长度处止。

该推力槽为两端为半圆的狭长槽，槽宽比软钢阻尼器耗能部件的球头略大1～2mm，且推 力槽强度须大于耗能部件。

该固定端板、推力槽通过高强螺栓分别与上、下焊接板连接固定。

可滑移柱形软钢阻尼装置在桥梁上的应用，桥梁的梁底及墩顶预埋有上、下预埋板，阻 尼装置通过其上、下焊接板分别与上、下预埋板连接固定而竖直安装于桥梁上。

该下预埋板预埋位置低于桥梁墩顶呈下凹，提供阻尼装置安装空间，阻尼装置高于桥梁 支座。

该软钢阻尼装置中含有2～4个并联的软钢阻尼器耗能部件，每个耗能部件高约1m，直径 144mm～90mm。该推力槽是铸钢推力槽。

由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：

1、变截面圆柱体，等强度设计的一种方式以及水平面内各向同性；

2、借助桥墩下凹的造型，允许竖立安装较高的钢阻尼器，实现大位移、大行程且疲劳 性能好的目标；

3、滑槽的设计允许阻尼器或者仅提供单向的阻尼力、另一方向可自由滑动，或者提供 双向阻尼力。

附图说明

图1为本发明实施例阻尼器结构示意图。

图2为本发明等强度示意图。

图3为本发明阻尼器试验所得滞回曲线。

图4为本发明实际地震波输入典型桥梁结构时，安装于该结构上的软钢阻尼器的滞回曲 线。

图5为本发明实施例的安装位置示意图。

图6为本发明实施例的软钢阻尼装置图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

本发明是应用于结构抗震，特别是桥梁抗震的软钢阻尼器，如图1所示。其中软钢阻尼 器变形耗能部分采用变截面圆柱体，可实现在平面内各向同性的力位移本构行为。端部采用 球冠形以获得理想的约束条件，从而真正实现等弯曲强度设计，见图2。通过滑槽的设计， 可自由选择地实现单向自由滑动。

针对本发明所涉及的软钢阻尼器，进行了一系列的足尺模型试验，考察阻尼器的耗能作 用以及产品的疲劳性能。经过数十次的实验和产品材料及设计参数的调整，最终获得了满位 移行程下60周以上的疲劳性能，如图3所示。借助于有限元动力分析手段，可获得该阻尼器 安装在典型的桥梁结构上后，在地震作用下的耗能情况，如图4所示。