一體式孔隙耗能環(huán)形調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程結(jié)構(gòu)振動控制裝置技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種用于自立式高聳結(jié)構(gòu)的一體式孔隙耗能環(huán)形調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]自立式高聳結(jié)構(gòu)是社會生產(chǎn)生活中廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式，隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電塔、自立式輸電線塔、高聳煙囪等結(jié)構(gòu)逐漸增多，并且越來越往高柔方向發(fā)展。由于斷面往往為圓形或近似圓形的多邊形，細(xì)長的結(jié)構(gòu)形式使得它們極易發(fā)生渦激共振，從而使其長期處于往復(fù)應(yīng)力的工作狀態(tài)，從而在未達(dá)到其極限荷載的情況下，就極有可能發(fā)生疲勞損傷導(dǎo)致的破壞，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。目前，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(Tuned MassDamper, TMD)已成功地應(yīng)用于控制這類結(jié)構(gòu)的風(fēng)振響應(yīng)，并逐漸成為最有效的手段之一。
[0004]常用于這類結(jié)構(gòu)的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器主要有懸吊式、支承式和圓球式等。由于結(jié)構(gòu)特點的限制，這些TMD往往質(zhì)量塊小巧、調(diào)頻方式為彈簧或懸吊、阻尼形式為摩擦和粘滯兩類。然而，摩擦耗能常常發(fā)生卡殼不工作的情況，粘滯阻尼器又必須有足夠的空間，過大的空間往往使得自立式高聳結(jié)構(gòu)局部迎風(fēng)面積增大，同時不利于安裝。因此，開發(fā)一種更穩(wěn)定、高效、耐久且更易安裝的小體積新型TMD減振裝置對于調(diào)諧質(zhì)量減振技術(shù)在該類結(jié)構(gòu)中的推廣應(yīng)用具有一定的意義。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]要解決的技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是開發(fā)一種阻尼形式合理、所需空間小、耐久性好、施工方便的一體式孔隙耗能環(huán)形調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，該阻尼器由于將質(zhì)量構(gòu)件、剛度構(gòu)件與阻尼構(gòu)件在一個較小的空間內(nèi)合理地整合在一起，極大地減小了 TMD所需空間，且各個方向性能相同，對于風(fēng)荷載引起的不同方向(順風(fēng)向和橫風(fēng)向)的振動均具有較好的減振效果，同時，由于采用將質(zhì)量塊、彈簧等元件密封于阻尼器之中，該TMD在復(fù)雜環(huán)境條件下具有較好的可靠性和耐久性。
[0007]技術(shù)方案:
本發(fā)明公開了一體式孔隙耗能環(huán)形調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，包括外加勁板、TMD外殼、可調(diào)彈簧、質(zhì)量活塞、粘滯流體、隔板、密封滑動板、內(nèi)加勁梁；所述的TMD外殼包括上蓋板、下蓋板、外擋板、內(nèi)擋板；所述的可調(diào)彈簧包括彈簧圈、伸縮導(dǎo)桿、調(diào)節(jié)螺栓、彈簧節(jié)點；所述的質(zhì)量活塞包括活塞體、阻尼孔；所述的隔板包括內(nèi)隔板、外隔板；所述的密封滑動板包括外密封滑動板、內(nèi)密封滑動板；所述的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器通過TMD外殼與自立式高聳結(jié)構(gòu)連接；可調(diào)彈簧通過水平向鉸接的彈簧節(jié)點與質(zhì)量活塞和TMD外殼相連；TMD外殼與質(zhì)量活塞、隔板共同構(gòu)成的腔體內(nèi)充滿粘滯流體；外密封滑動板、內(nèi)密封滑動板能夠相互滑動。
[0008]所述的一體式孔隙耗能環(huán)形調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，TMD外殼與質(zhì)量活塞同軸，所述的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器下半部的內(nèi)隔板和外隔板與下蓋板連接，所述的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器上半部的內(nèi)隔板和外隔板與上蓋板連接。
[0009]所述的一體式孔隙耗能環(huán)形調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，內(nèi)密封滑動板與質(zhì)量活塞連接。
[0010]所述的一體式孔隙耗能環(huán)形調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，質(zhì)量活塞放置于下隔板上；上蓋板位于質(zhì)量活塞頂部。
[0011]所述的一體式孔隙耗能環(huán)形調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，所述的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器下半部的外密封滑動板與隔板連接。
[0012]所述的一體式孔隙耗能環(huán)形調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，通過彈簧節(jié)點將可調(diào)彈簧與內(nèi)加勁梁連接。
[0013]所述的一體式孔隙耗能環(huán)形調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，質(zhì)量活塞提供質(zhì)量，可調(diào)彈簧提供剛度，慣性力引起質(zhì)量活塞滑動，從而使得粘滯流體流經(jīng)阻尼孔產(chǎn)生所需的阻尼。
[0014]所述的一體式孔隙耗能環(huán)形調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，可調(diào)彈簧中通過去除或增加彈簧圈之間的調(diào)節(jié)螺栓，可改變彈簧的剛度，從而控制TMD的剛度。
[0015]所述的一體式孔隙耗能環(huán)形調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，阻尼孔內(nèi)壁采用普通光滑型、螺旋型、或條紋紋理型形式。
[0016]阻尼器內(nèi)擋板與自立式高聳結(jié)構(gòu)外側(cè)緊密貼合，采用焊接連接或螺栓連接的形式，保證阻尼器與結(jié)構(gòu)之間不發(fā)生碰撞，且具有較好的傳力性能。質(zhì)量活塞與可調(diào)彈簧在水平面內(nèi)完全鉸接，并與上/下蓋板滑動接觸；可調(diào)彈簧與內(nèi)/外擋板同樣在水平面內(nèi)完全鉸接；內(nèi)/外隔板與上/下蓋板焊接連接，并做防漏處理；密封滑動板由兩塊環(huán)形鋼板組成，兩者接觸部位做防漏和滑動面處理；若需更小的空間，也可采用圖5所示的單彈簧TMD腔體。
[0017]其主要原理是:質(zhì)量活塞提供質(zhì)量，可調(diào)彈簧提供剛度，粘滯流體流經(jīng)阻尼孔從而提供必要的阻尼。當(dāng)結(jié)構(gòu)受風(fēng)荷載等動力荷載發(fā)生振動時，在慣性力的作用下，經(jīng)過設(shè)計的阻尼器的質(zhì)量活塞發(fā)生往復(fù)運動，從而擠壓粘滯流體使得其通過阻尼孔發(fā)生流動。由于流體流經(jīng)孔隙，產(chǎn)生了由流體粘度引起的沿程損失導(dǎo)致的摩擦阻尼和孔縮引起的局部損失阻尼，從而提供了 TMD所需的阻尼。
[0018]有益效果:
本發(fā)明的一體式孔隙耗能環(huán)形調(diào)諧質(zhì)量阻尼器具有構(gòu)造簡單、體積小、耐久性好、阻尼輸出穩(wěn)定高效等優(yōu)點。由于質(zhì)量活塞兼具了一般TMD中質(zhì)量塊和粘滯阻尼器中活塞的功能，使得TMD所需空間有較大程度的減小，且TMD采用環(huán)形輪廓，從而特別適合于風(fēng)力發(fā)電塔、自立式輸電線塔、高聳煙囪、高桿路燈等自立式高聳結(jié)構(gòu)；采用了封閉式設(shè)計，滿足功能的同時，保證了 TMD不受惡劣氣候的影響，從而可用于各種地區(qū)，并提高了 TMD的耐久性及其功能輸出的穩(wěn)定性；相較于其他已有的封閉式TMD，采用了孔隙耗能的方法提供阻尼，從而有可能為TMD提供更有效、更穩(wěn)定的阻尼特性；應(yīng)用了可調(diào)節(jié)彈簧作為剛度元件，使得能夠在TMD安裝前，根據(jù)結(jié)構(gòu)實際測得的動力特性，對TMD的調(diào)諧頻率進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到最優(yōu)控制的目的。總之，該阻尼器能夠在較小的空間需求下，有效抑制結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)、穩(wěn)定耗散振動能量，從而減小結(jié)構(gòu)風(fēng)致疲勞損傷的可能性，可廣泛應(yīng)用于自立式高聳結(jié)構(gòu)的振動控制。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是本發(fā)明的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3是本發(fā)明的B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4是本發(fā)明的彈簧對TMD腔體細(xì)節(jié)示意圖。
[0023]圖5是本發(fā)明的單彈簧TMD腔體細(xì)節(jié)示意圖。
[0024]以上圖中有:自立式高聳結(jié)構(gòu)I ;外加勁板2 ;TMD外殼3 ;可調(diào)彈簧4 ;質(zhì)量活塞5 ；粘滯流體6 ;隔板7 ;密封滑動板8 ;內(nèi)加勁梁9 ;上蓋板31 ;下蓋板32 ;外擋板33 ;內(nèi)擋板34 ;彈簧圈41 ;伸縮導(dǎo)桿42 ;調(diào)節(jié)螺栓43 ;彈簧節(jié)點44 ;活塞體51 ;阻尼孔52 ;內(nèi)隔板71 ；外隔板72 ;外密封滑動板81 ;