專利名稱：一種三向可調式調諧質量阻尼器的制作方法
技術領域：
本發明屬于土木工程結構減振技術領域，涉及一種可調式三向減振結構，尤其涉及一種三向調諧質量阻尼器(簡稱TMD)。
背景技術：
傳統的房屋建筑、橋梁抗震或減振方法是通過加大結構的斷面、多加配筋來抵抗，其結果是斷面越大，剛度越大，振動作用也越大，不僅難以保證安全，也使工程的造價大大提高，振動控制技術的引入解決了這一難題。工程結構振動控制方法主要分為:被動控制、主動控制、半主動控制以及混合式控制，被動式控制技術主要是對被動式能量耗散裝置的研究，而三向調諧質量阻尼器TMD是其中一種應用廣泛的耗能減振裝置，它對工程結構進行振動控制的機理是:工程結構體系由于加入了三向調諧質量阻尼器TMD，動力特征發生了變化。工程結構承受動力作用而劇烈振動時，由于三向調諧質量阻尼器TMD質量塊向工程結構施加反方向的慣性作用力，并發揮阻尼耗能作用，從而使工程結構振動響應明顯減弱。目前，三向調諧質量阻尼器TMD已廣泛應用在高聳結構的風振控制及橋梁結構的振動控制中。但是，三向調諧質量阻尼器TMD對工程結構的振動控制作用與被控工程結構及三向調諧質量阻尼器TMD自身的固有頻率相關性很大。當三向調諧質量阻尼器TMD的固有頻率調諧到與結構的固有頻率接近時，才可達到較好的減振效果。否則，減振效果較差，甚至加劇工程結構的振動。實際應用中，工程結構的振動頻率經常會因為環境的變化而改變，傳統的三向調諧質量阻尼器TMD頻率一般不可調，且為單向調諧減振，已很難滿足減振的需要。

發明內容

本發明的目的是為房屋建筑、大跨度橋梁、港口棧橋、機場登機橋及相關工程結構減振，提供了一種三向減振裝置，解決了工程結構在受到不同方向荷載下的振動問題。本發明通過以下技術方案來實現的:三向可調式調諧質量阻尼器，該阻尼器包括質量塊、吊索、彈簧、支架、底板、粘滯阻尼器、導向機構，其特征在于:質量塊由吊索懸掛于支架上，支架通過彈簧安裝于底板上，底板與質量塊之間連接有粘滯阻尼器，底板與支架間安裝有豎直導向機構。其水平橫向和縱向的減振通過質量塊與吊索組成的單擺進行調諧減振，豎直方向上的減振通過由上述質量塊、吊索和支架組成的質量系統與其下的彈簧組成，通過底板與支架之間的導向機構來限制支架與底板之間的水平運動。水平方向上的頻率調節主要通過改變吊索的長度進行調節。豎直上的自振頻率主要通過調節質量塊的重量進行。同時該三向調諧質量阻尼器TMD三個方向上的阻尼比可以通過改變粘滯阻尼器的安裝角度進行調節。本發明還通過以下技術方案來實現的:一種三向可調式調諧質量阻尼器的應用，該三向可調式調諧質量阻尼器設置在斜拉索橋的梁的1/4處、梁的跨中位置和/或主塔的上部。本發明的優點在于該三向調諧質量阻尼器TMD可以對結構三個方向的振動進行調諧減振，同時三個方向的自振頻率可以很方便的進行調節，三個方向的阻尼比也可以根據需要進行調節。為房屋建筑、橋梁工程結構減振，提供了一種橫向、縱向和豎向共三個方向減振功能的裝置，解決了工程結構三個方向上的共振問題，保證了工程結構的安全性，能夠產生巨大的經濟效益和明顯的社會效益。


圖1為本發明實施例一的三向可調式調諧質量阻尼器的結構示意 圖2為圖1的三向可調式調諧質量阻尼器的前視 圖3為圖1的三向可調式調諧質量阻尼器的側視 圖4為本發明實施例二的三向可調式調諧質量阻尼器的前視圖結構示意 圖5為本發明的三向可調式調諧質量阻尼器在斜拉索橋梁上的安裝布置示意圖。圖中1吊索,2支架,3導向套,4導向桿,5質量塊,6粘滯阻尼器,7彈簧,8底板，9球鉸，10調節螺母。
具體實施例方式下面，參照附圖1-3對本發明優選實施例一的三向可調式調諧質量阻尼器進行說明。如圖1-3所示三向可調式調諧質量阻尼器包括支架(2)，支架(2)為框架結構，支架(2)頂部安裝有吊索(1)，吊索下部安裝有質量塊(5)，質量塊(5)設置在支架(2)的框架結構的內部，支架(2 )的框架結構的底部安裝有彈簧(7 )，彈簧(7 )坐落在底板(8 )之上，質量塊(5)與底板(8)之間安裝有粘滯阻尼器(6)，底板(8)上連接有導向桿(4)，導向桿(4)與支架(2)上的導向套(3)組成了導向機構，限制支架與底板之間的水平移動。其中吊索(O的長度可以調節，質量塊(5)可由多塊組合而成以便調節質量塊(5)的總質量，阻尼器的空間安裝角度可以調節。粘滯阻尼器(6)的兩端可以通過球鉸與質量塊(5)和底板(8)相連接。上述三向可調調諧質量阻尼器可安裝在工程結構的頂部和振動較為敏感的薄弱部位。下面基于附圖1-3對三向可調調諧質量阻尼器的工作過程進行說明三向可調調諧質量阻尼器安裝設置在斜拉索橋等工程結構上，當工程結構發生水平方向振動時，引起三向可調調諧質量阻尼器的底板(8)和支架(2)的水平振動，進而引起吊索(I)下的質量塊
(5)的擺動共振，通過共振來減小工程結構的振動，質量塊(5)的擺振通過帶動粘滯阻尼器
(6)將振動動能轉化為熱能而耗散。當工程結構發生豎直方向的振動時，引起三向可調調諧質量阻尼器的底板(8)的豎直振動，進而引起彈簧(7)上的支架(2)及質量塊(5)的上下共振來減少結構的振動響應，同樣通過粘滯阻尼器(6)進行耗能。參照圖4，對優選實施例二的三向可調式調諧質量阻尼器的進行說明。如圖4所示三向可調式調諧質量阻尼器包括支架(2)，支架(2)為平板結構，吊桿(I)穿過支架(2)通過頂部的球鉸(9)固定連接在支架(2)上，吊桿(I)下部還通過球鉸(9)與質量塊(5)相連，支架(2 )底部安裝有彈簧(7 )，彈簧(7 )坐落在底板(8 )之上，粘滯阻尼器(6 )通過兩端的球鉸(9)與質量塊(5)與底板(8)連接，底板(8)上連接有導向桿，導向桿(4)與支架上的導向套(3)組成了導向機構，限制支架與底板之間的水平移動。其中吊桿(I)的長度可以通過其上端的調節螺母(10)進行調節，質量塊(5)可由多塊組合而成以便調節質量塊(5)的總質量，阻尼器的空間安裝角度可以通過其下端球鉸的位置進行調節。如圖5所示的拉索橋示意圖，由于拉索橋相對柔性較大,其水平方向的振動和豎直方向上的振動都不可忽略。傳統的三向調諧質量阻尼器TMD減振器頻率一般不可調，且為單向調諧減振，減振效果較差。本發明專利可以彌補上述不足。該調諧質量阻尼器裝置的安裝位置可以是梁的1/4 (A、C)處、梁的跨中位置(B)和主塔的上部(D、E)，為防止調諧阻尼力的不均衡，調諧質量阻尼器應沿橫橋向對稱布置，橋梁施工時可以先根據理論計算估計出橋梁的水平方向和豎直方向大概自振頻率，同時通過設計計算估計出了三向調諧質量阻尼器TMD阻尼器的固有頻率、所需粘滯阻尼力、質量塊質量。施工后將三向調諧質量阻尼器TMD安裝與橋梁之上并通過實際檢測橋梁的相關振動參數來調節三向調諧質量阻尼器TMD固有頻率和阻尼比，才可達到較好的減振效果。其中水平方向的固有頻率通過改變吊索的長度來實現調節，豎直方向的固有頻率通過改變質量塊的質量或彈簧的剛度來實現調節。以上所述僅為本發明專利的優選實施例，并不用于限制發明專利，對于本領域的技術人員來說，本發明專利可以有各種更改和變化。凡在本發明專利的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明專利的保護范圍之內。
權利要求
1.一種三向可調式調諧質量阻尼器，該阻尼器包括質量塊、吊索、彈簧、支架、底板、粘滯阻尼器、導向機構，其特征在于:質量塊由若干吊索懸掛于支架上，支架通過若干彈簧安裝于底板上，底板與質量塊之間沿質量塊的側面對稱地連接有若干粘滯阻尼器，底板與支架間安裝有豎直導向機構。
2.按照權利要求1所述的阻尼器，其特征在于:所述吊索對稱地設置在質量塊的兩側，所述吊索為長度可調節的鋼索或兩端連有球鉸的連桿。
3.按照權利要求1所述的阻尼器，其特征在于:所述質量塊由多塊鋼板或其他有一定質量的材料塊疊加而成，支架的質量根據需要也可調節。
4.按照權利要求1所述的阻尼器，其特征在于:所述粘滯阻尼器為油壓阻尼器或其它具有類似功能的阻尼器。
5.按照權利要求1所述的阻尼器，其特征在于:所述粘滯阻尼器的兩端通過球鉸分別與底板和質量塊相連。
6.按照權利要求1所述的阻尼器，其特征在于:所述底板與所述支架之間平行地設置有若干彈簧，所述彈簧為螺旋彈簧、板簧、碟簧和/或剛度可調的智能彈簧等。
7.按照權利要求6所述的阻尼器，其特征在于:所述底板與支架之間采用彈性材料代替彈簧。
8.按照權利要求1所述的阻尼器，其特征在于:所述支架為框架結構，所述質量塊通過所述吊索設置在框架結構的內部。
9.按照權利要求1所述的阻尼器，其特征在于:所述支架為板狀結構，所述質量塊通過所述吊索設置在板狀結構的下部。
10.一種對權利要求1-9所述的阻尼器的應用方法，其特征在于:將該阻尼器設置在斜拉索橋的梁的1/4處和/或梁的跨中位置和/或主塔的上部用于斜拉索橋的減振。
全文摘要
本發明涉及一種用于房屋建筑、橋梁工程結構減振的三向可調式調諧質量阻尼器，包括支架(2)，其上部安裝有吊索(1)，吊索下部安裝有質量塊(5)，質量塊(5)的下部安裝有彈簧(7)，彈簧(7)坐落在底板(8)之上，質量塊(5)與底板(8)之間安裝有粘滯阻尼器(6)，底板(8)上連接有導向桿(4)，導向桿(4)與支架上的導向套(3)組成了導向機構，限制支架與底板之間的水平移動。該調諧質量阻尼器能夠對房屋建筑、橋梁工程等結構的三個方向的振動進行調諧減振，同時三個方向的自振頻率可以很方便的進行調節，三個方向的阻尼比也可以根據需要進行調節。
文檔編號E04B1/98GK103074947SQ20131001054
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月11日 優先權日2013年1月11日
發明者楊全, 寧響亮, 許明杰, 唐璐, 韓鵬飛, 郭強, 郭紅鋒, 文登 申請人:株洲時代新材料科技股份有限公司