一种用于桥梁减震耗能的金属阻尼器的制作方法

1.本实用新型属于阻尼器技术领域，具体的讲涉及一种用于桥梁减震耗能的金属阻尼器。


背景技术：

2.我国高速铁路的蓬勃建设，对处在地震高发区的铁路桥梁工程，需有效减小桥梁结构地震响应的影响。现有结构减震控制方法中，结构振动控制具有显著的减震效果，具有广阔的应用前景。其中，耗能减震阻尼器是应用较广、减震耗能效果较为优异的重要类型，根据阻尼材料不同分为金属类阻尼器、磨擦耗能阻尼器、粘弹性阻尼器等，其中金属阻尼器具有耗能性能优越、构造简单、制造方便且造价低廉、易于更换的优点，既可以单独作为弹塑性钢阻尼器来减震耗能,也可以与支座等装置整合在一起成弹塑性钢阻尼装置，使之兼有竖向支撑和地震滞回耗能的作用。
3.专利号为 cn202021863278.9 的实用新型公开了一种可实现三向变形的金属阻尼器装置，也可以应用在桥梁和墩台之间，其包括至少两个金属阻尼器，金属阻尼器包括两个呈立式弧形结构的金属阻尼单元，金属阻尼单元的一端敞口设置，两个金属阻尼单元的敞口端相对设置，金属阻尼单元下部滑动配合有下联系板，其相对滑动方向与金属阻尼单元的敞口方向一致，金属阻尼单元上部用于与桥梁梁体固定连接，下联系板用于与桥梁墩台固定连接，其中，至少一个金属阻尼器中的金属阻尼单元沿桥梁纵向与下联系板滑动配合，剩余金属阻尼器中的至少一个金属阻尼器中的金属阻尼单元沿桥梁横向与下联系板滑动配合。
4.通过上述结构，利用金属的塑性变形来消耗地震能量，从而达到减震的目的，而金属阻尼单元呈立式弧形结构，至少一个金属阻尼器上的金属阻尼单元的敞口方向沿桥梁纵向方向设置，用于剪切沿桥梁横向方向的变形消耗量，金属阻尼单元与下联系板之间可滑动地配合，并通过金属阻尼单元与下联系板之间的滑动来适应沿桥梁纵向方向的变形，使金属阻尼单元与下联系板之间不发生剪切变形，另一个金属阻尼器上的金属阻尼单元的敞口方向沿桥梁横向方向设置，用于剪切沿桥梁纵向方向的变形消耗量，并通过金属阻尼单元与下联系板之间的滑动来适应沿桥梁横向方向的变形，使金属阻尼单元与下联系板之间不发生剪切变形，同时金属阻尼单元呈立式弧形结构，使得金属阻尼器能够在竖向方向上具有抗拉耗能的功能。
5.虽然该金属阻尼器实现了沿桥梁纵向、横向以及竖向三个方向的减震耗能效果，但是其组成部件较多、连接结构相对复杂，制造成本高，使用维护周期也比一般的金属阻尼器短，经济效益不佳；其次是，由于同时存在横向和纵向两组变形组件，在实际应用中，发生较大塑性变形后，其整体恢复原状的可能性低，甚至以牺牲一组为代价消耗震动能量，增加了使用成本，并且内部结构在安装和拆卸时都很麻烦，不便于修护更换。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的就是提供一种便于安装和拆卸、对桥梁减震耗能性能优越且结构简单紧凑、使用耐久度好的新型金属阻尼器。
7.为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
8.一种用于桥梁减震耗能的金属阻尼器，其特征在于：包括左联结体、右联结体以及设置在二者之间的塑性变形钢架，其中，所述左联结体与桥梁底面连接，所述右联结体与桥墩顶面连接，所述塑性变形钢架包括一个或多个阻尼单元，所述阻尼单元由两个u型棒对称布置构成，所述u型棒的两个支脚分别与所述左联结体、右联结体活动连接，所述u型棒由弹塑性钢制成。
9.构成上述一种用于桥梁减震耗能的金属阻尼器的附加技术特征还包括：
10.——所述左联结体和右联结体均由锚固板以及设置在所述锚固板上的定位块构成，所述锚固板设有与锚固螺栓配合的螺纹孔；
11.——所述定位块包括竖直设置在锚固板的截面三角型凸台，所述凸台的尖端设有通孔，所述u型棒的支脚具有与所述通孔配合的环首，所述通孔和环首通过销轴贯穿；
12.——所述u型棒的两侧弯曲部设置为向外突出的圆弧过渡段，所述u型棒的支脚截面直径由所述圆弧过渡段至支脚端部逐渐减小；
13.——所述左联结体或右联结体的顶面或底面与梁体或梁墩之间设置顺桥向或横桥向的滑动支座。
14.本实用新型所提供的一种用于桥梁减震耗能的金属阻尼器同现有技术相比，具有以下优点：其一，由于该新型金属阻尼器的阻尼单元由两个u型棒对称布置构成，u型棒的两个支脚分别与左联结体、右联结体活动连接，在地震工况下，受到巨大的冲击载荷，两个u型棒通过塑性变形吸收冲击载荷，达到减震耗能的目的，u型棒由弹塑性钢制成，优选采用高强度高延展性钢材，其具有良好的阻尼特性、延展性和耐久性，可靠性好，适用于各类桥梁减震耗能的使用场景；其二，该阻尼器由左联结体、右联结体以及设置在二者之间的塑性变形钢架构成，其中，左联结体与桥梁底面连接，右联结体与桥墩顶面连接，整体构造简单、制造方便且造价低廉、易于更换，既可以单独作为弹塑性钢阻尼器来减震耗能,也可以与支座等装置整合在一起成弹塑性钢阻尼装置，使之兼有竖向支撑和地震耗能的作用，经反复形变回弹性好，使用耐久度高，具有突出的经济效益和推广价值。
附图说明
15.图1为本实用新型一种用于桥梁减震耗能的金属阻尼器俯视图；
16.图2为该金属阻尼器安装在桥梁内的结构示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图对本实用新型所提供的一种用于桥梁减震耗能的金属阻尼器的结构和工作原理作进一步的详细说明。
18.参见图1、图2，为本实用新型所提供的一种用于桥梁减震耗能的金属阻尼器的结构示意图。构成该新型金属阻尼器的结构包括左联结体1、右联结体2以及设置在二者之间的塑性变形钢架3，其中，左联结体1与桥梁梁体a底面连接，右联结体2与桥墩b顶面连接，塑
性变形钢架3包括一个或多个阻尼单元，阻尼单元由两个u型棒31对称布置构成，u型棒31的两个支脚分别与左联结体1、右联结体2活动连接，u型棒31由弹塑性钢制成。
19.其工作原理为：该阻尼器安装在桥梁梁体a与梁墩b之间，为了确保塑性变形钢架3水平平衡，其两侧最好设置桥梁支座c。阻尼器的左联结体1与梁体a底面连接，右联结体2与桥墩b顶面连接，位于二者之间的塑性变形钢架3响应地震水平振动，产生塑性变形阻尼耗能，并且，阻尼单元由两个u型棒31对称布置构成，u型棒31的两个支脚32分别与左联结体1、右联结体2活动连接，形成对称结构的变形框架，承载能力大，受力均衡，变形后滞回弹性好，充分降低降低桥梁结构对震动加速度和位移的响应，提高了桥梁结构安全性能。
20.在构成上述用于桥梁减震耗能的金属阻尼器结构中，
21.——一个实施例中，上述左联结体1和右联结体2均由锚固板11以及设置在锚固板11上的定位块12构成，左联结体1的锚固板与桥梁梁体a底面锚固后，定位块在锚固板的下方，右联结体2的锚固板与桥墩b顶面锚固后，定位块在锚固板的上方，由于上、下定位块相对，将塑性变形钢架3连接在二者之间，锚固板11设有与锚固螺栓配合的螺纹孔13，螺栓锚固连接，安装拆卸方便，利于快速检修维护；
22.——优选地，上述定位块12包括竖直设置在锚固板11的截面三角型凸台，凸台的尖端设有通孔14，即左、右联结体（1、2）上的凸台尖端相对，通孔14用于连接塑性变形钢架3的u型棒31，具体而言，u型棒31的支脚32具有与通孔14配合的环首33，通孔14和环首33通过销轴15贯穿，两个u型棒31采用水平对称布置，对称轴设置在左、右联结体（1、2）的通孔14中心连接线，u型棒31环首33处厚度为整个u型棒31厚度的1/3至1/2，两个u型棒31的环首33重叠置于通孔14处，被销轴15贯穿转动连接，保证贯穿插接位置的厚度与u型棒减震耗能其他厚度一致，在插接安装完成后，为u型棒31主体预留塑性变形空间，保证其受力变形均匀，当塑性变形钢架3需多组对称u型棒31作为减震耗能阻尼单元时，可以通过上下并联设计，也可以在水平方向上串联设计，根据实际情况进行调整；
23.——进一步的，上述u型棒31的两侧弯曲部设置为向外突出的圆弧过渡段34，即u型棒31受到反复的冲击载荷作用，圆弧过渡段34之间的横向连接段35成为直接阻尼变形耗能部位，两侧的支脚32为辅助耗能部分，使u型棒31不仅便于拆换、易于施工，且能提高耐疲劳和受力性能，u型棒31的支脚32截面直径由圆弧过渡段34至支脚32端部逐渐减小，这样既提高了u型棒31的初始刚度和屈服力，增加了塑性变形阻尼耗能幅度，并且塑性变形之后能够快速恢复到原状，反复使用，优选地，圆弧过渡段34之间的横向连接段35采用等截面形式，使各截面的拉弯应力情况一致，能更高效的吸收能量，其两侧的支脚由于截面段受力不同，采用了非等截面的设计方式以减少材料的浪费；
24.——如图2所示，作为较佳的实施方式，为了确保塑性变形钢架3处于水平位置，上述左联结体1或右联结体2的顶面或底面与梁体a或梁墩b之间设置顺桥向或横桥向的滑动支座4，滑动支座4可以是现有的球型支座或摩擦摆支座，也可以是安装在底座轨道内的滑块，实现顺桥向或横桥向的位移变化，降低地震多角度对阻尼器的瞬时冲击，提高了设备耐久度，具体而言，滑动支座4可以安装在右联结体2与桥墩b之间或左联结体1与梁体a之间，也可以安装在右联结体2顶部与梁体a之间或左联结体1顶部与桥墩b之间，只要确保对称u型棒31处于水平受力稳定状态即可。