[发明专利]一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置

说明书

一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置，涉及桥梁减震器。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；所述适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置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。无需外部能量供给，安装简单易行，维护方便快捷，具有良好的经济性和普适性。

技术领域

本发明涉及桥梁减震器，尤其是涉及一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置。

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

本发明的目的在于提供一种适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置。

本发明设有结构固定箱、阻尼箱、阻尼粒子、大刚度减震弹簧、小刚度减震弹簧；所述适用于桥梁的可变刚度粒子阻尼减震装置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。