一种斜拉索内置式剪切型橡胶减振装置的制作方法

1.本技术涉及工程结构减振技术领域，具体涉及一种斜拉索内置式剪切型橡胶减振装置。


背景技术：

2.目前，我国在实现交通强国的建设进程中，越来越多的大跨斜拉桥被修建，同时斜拉索的振动控制问题也逐渐被重视。针对斜拉索的振动问题，最常用且有效的措施是为斜拉索增加附加阻尼装置，其中，阻尼装置分为外置式阻尼器和内置式阻尼器。
3.在已有的工程实践中，阻尼装置主要针对于中低阶减振需求；其中，外置式阻尼器一端与斜拉索连接，另一端与桥面连接，安装位置相对灵活，满足长斜拉索的中低阶减振要求。内置式阻尼器一般利用索导管为支撑，其安装位置受到限制，其主要针对于中短斜拉索，具体针对钢锚箱这种锚固方式，安装位置比相对较大，同样满足斜拉索的中低阶减振需求。
4.相关技术中，用于斜拉索减振的内置式阻尼器类型较多，其中高阻尼橡胶材料因其具有可塑性好和耗能能力强的特点，在工程应用中最为常用。高阻尼橡胶材料类型的内置式减振装置主要分为两种，比较典型地，第一种是专利号为cn101545244a的“具有适应拉索偏心及具备自锁功能的斜拉索内置式阻尼器”，第二种是专利号为cn109371814a的“一种斜拉索剪切型内置式阻尼器”。
5.第一种技术方案主要耗能元件为两个哈夫式橡胶块，利用橡胶的压缩变形阻尼耗能减振，该阻尼器设计了适应斜拉索偏心的调节装置。但是，在减振效率方面，橡胶的压缩变形较小，阻尼器的耗能能力较低。
6.第二种技术方案在翼缘的正反面上均间隔设有阻尼块，当斜拉索产生不同方向的振动时，位于翼缘正反面上的阻尼块会发生剪切变形，发挥耗能减振的作用。阻尼器虽然利用橡胶的剪切变形具有较高的耗能能力。但通过分析发现，采用扇形的橡胶块不能完全实现耗能的各向同性；而且当阻尼块高度增大时，会出现弯剪复合变形，相比纯剪变形耗能，降低了减振耗能效率。
7.综上所述，发现现有的技术方案主要存在的问题是：采用挤压型橡胶块进行耗能减振能力低；扇形橡胶块耗能不能实现完全的各向同性；大位移情况下，需提高橡胶块的厚度，而厚度增大的橡胶块容易发生弯剪复合变形，减振耗能效率降低。因此，本领域的技术人员亟待设计新的技术方案解决上述技术问题。


技术实现要素：

8.针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种斜拉索内置式剪切型橡胶减振装置，剪切变形阻尼耗能能力高，能够实现耗能各向同性，且在大位移剪切变形情况，保持较高的减振耗能效率。
9.为达到以上目的，采取的技术方案是：一种斜拉索内置式剪切型橡胶减振装置，所
述橡胶减振装置还包含延伸管、第一内置式阻尼器和第一承托板，所述延伸管对接于索导管的顶端口，且所述延伸管的周向向外凸起并形成凸起腔，所述第一内置式阻尼器设置于凸起腔内；第一承托板平齐固定于凸起腔底面设置，其内边沿与斜拉索具有一定间隙；
10.所述第一内置式阻尼器包含呈中心对称布置于斜拉索周向的偶数第一高阻尼橡胶组件或者偶数第二高阻尼橡胶组件，所述第一高阻尼橡胶组件和第二高阻尼橡胶组件均包含若干分层交错铺设的高阻尼橡胶层和加劲板，且第一高阻尼橡胶组件和第二高阻尼橡胶组件的顶面设置上连接板，底面设置下连接板；所述第一高阻尼橡胶组件的上连接板和下连接板平行设置，所述第二高阻尼橡胶组件的上连接板和下连接板异面垂直设置；
11.所述第一内置式阻尼器的上方设置用于环抱斜拉索的抱箍式夹具，所述抱箍式夹具固定于所有上连接板；所述下连接板固定设置于第一承托板的上表面。
12.在上述技术方案的基础上，所述橡胶减振装置包含第二内置式阻尼器和第二承托板；所述第二承托板呈环板状，其垂直于斜拉索轴线设置，其外边沿固定于索导管的内表面，其内边沿与斜拉索具有一定间隙；所述第二内置式阻尼器的上方设置用于环抱斜拉索的抱箍式夹具。
13.在上述技术方案的基础上，所述第二内置式阻尼器包含偶数第一高阻尼橡胶组件，偶数第一高阻尼橡胶组件呈中心对称布置于斜拉索周向；所述第一高阻尼橡胶组件包含若干分层交错铺设的高阻尼橡胶层和加劲板，且第一高阻尼橡胶组件的顶面设置上连接板，其底面设置下连接板；所述抱箍式夹具固定于所有上连接板；所述下连接板固定设置于第二承托板的上表面。
14.在上述技术方案的基础上，所述第二承托板外边沿焊接固定于索导管内表面，其内边沿与斜拉索之间的间隙满足设定间隙。
15.在上述技术方案的基础上，所述抱箍式夹具分为对称的两半，每一半包含半圆弧形板以及多个耳板；其中两个耳板位于半圆弧形板两侧，其余位于半圆弧形板外弧面；所述耳板通过连接结构固定于第一高阻尼橡胶组件或第二高阻尼橡胶组件的上连接板。
16.在上述技术方案的基础上，所述加劲板嵌固在高阻尼橡胶层中，最上层的高阻尼橡胶层与上连接板、最下层的高阻尼橡胶层与下连接板硫化固结。
17.在上述技术方案的基础上，若干交叉铺设的高阻尼橡胶层和加劲板形成圆柱结构，所述上连接板和下连接板相对高阻尼橡胶层两侧悬空并形成渐变缩小的螺栓连接位。
18.在上述技术方案的基础上，所述延伸管和索导管在连接位处焊接固定。
19.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
20.(1)第一高阻尼橡胶组件和第二高阻尼橡胶组件均包含若干分层交错铺设的高阻尼橡胶层和加劲板，分层交错铺设的高阻尼橡胶层和加劲板可实现纯剪切变形功能，在阻尼器高度大的条件下，保证良好的耗能减振能力。
21.(2)偶数第一高阻尼橡胶组件或第二高阻尼橡胶组件等角度均布于斜拉索周向，同时，橡胶组件采用圆形截面，两者结合可实现耗能的各向同性。
22.(3)第一高阻尼橡胶组件相对于第二高阻尼橡胶组件，上连接板和下连接板的位置形式不同，能够满足不同的安装空间需求。
23.(4)延伸管内第一内置式阻尼器和索导管内第二内置式阻尼器布置灵活，可单独安装，也可组合安装；其中，索导管内第二内置式阻尼器可替换传统的挤压型橡胶阻尼器，
能进一步提高减振效果。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本技术实施例提供的第一内置式阻尼器安装于延伸管的示意图；
26.图2为本技术实施例提供的第二内置式阻尼器安装于索导管的示意图；
27.图3为本技术实施例提供的第一内置式阻尼器安装于延伸管且第二内置式阻尼器安装于索导管的示意图；
28.图4为本技术第一种实施例提供的第一内置式阻尼器的俯视图(内置第一高阻尼橡胶组件)；
29.图5为本技术实施例提供的第一高阻尼橡胶组件的分层示意图；
30.图6为本技术实施例提供的第一高阻尼橡胶组件的俯视图；
31.图7为本技术第二种实施例提供的第一内置式阻尼器的俯视图(内置第二高阻尼橡胶组件)；
32.图8为本技术实施例提供的第二高阻尼橡胶组件的分层示意图；
33.图9为本技术实施例提供的第二高阻尼橡胶组件的俯视图；
34.图10为本技术实施例提供的第二内置式阻尼器的俯视图(内置第一高阻尼橡胶组件)；
35.附图标记：1、第一内置式阻尼器；2、高阻尼橡胶块；3、延伸管；4、索导管；5、连接位；6、斜拉索；7、第二内置式阻尼器；8、第一高阻尼橡胶组件；9、第二高阻尼橡胶组件；10、高阻尼橡胶层；11、加劲板；12、上连接板；13、下连接板；14、抱箍式夹具；15、第一承托板；16、第二承托板。
具体实施方式
36.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
37.如图1所示，本技术主要提供了三种实施案，实施案一中，在索道管增设了延伸管2，并在延伸管3设置第一内置式阻尼器1，而在索导管4的内部不装。
38.具体地，橡胶减振装置还包含延伸管3、第一内置式阻尼器1和第一承托板15，延伸管3对接于索导管4的顶端口，且延伸管3的周向向外凸起并形成凸起腔，第一内置式阻尼器1设置于凸起腔内。第一承托板15平齐固定于凸起腔底面设置，其内边沿与斜拉索6具有一定间隙；第一承托板15扩大了凸起腔的底面积。本技术的凸起腔能够使得第一内置式阻尼器1的体积更大，进一步提升剪切耗能效率。
39.具体地，延伸管3内可以采用图4或图7两种不同形式的第一内置式阻尼器1，两者
结构形式的优点在于能够根据实际需要灵活选择，便于进行固定。
40.第一内置式阻尼器1包含偶数第一高阻尼橡胶组件8或者偶数第二高阻尼橡胶组件9，偶数第一高阻尼橡胶组件8或者偶数第二高阻尼橡胶组件9呈中心对称布置于斜拉索6周向。第一高阻尼橡胶组件8和第二高阻尼橡胶组件9均包含若干分层交错铺设的高阻尼橡胶层10和加劲板11。第一高阻尼橡胶组件8和第二高阻尼橡胶组件9的顶面均设置上连接板12，第一高阻尼橡胶组件8和第二高阻尼橡胶组件9的底面均设置下连接板13。第二高阻尼橡胶组件9的组成与第一高阻尼橡胶组件8一致。
41.唯一不同的是，第一高阻尼橡胶组件8的上连接板12和下连接板13平行设置，俯视时，上连接板12和下连接板13重合见图5和图6。而第二高阻尼橡胶组件9的上连接板12和下连接板13异面垂直设置见图8和图9。
42.第一内置式阻尼器1的上方设置用于环抱斜拉索6的抱箍式夹具14，抱箍式夹具14固定于所有上连接板12；所有下连接板13固定设置于第一承托板15的上表面。第一承托板15呈环状板，其垂直于斜拉索6轴线设置，其外边沿固定于索导管4的内表面，其内边沿与斜拉索6具有一定间隙。
43.本技术的一种斜拉索内置式剪切型橡胶减振装置，增设延伸管，并在延伸管内设置第一内置式阻尼器，第一内置式阻尼器包含偶数第一高阻尼橡胶组件或第二高阻尼橡胶组件,偶数第一高阻尼橡胶组件或第二高阻尼橡胶组件呈中心对称布置于斜拉索6周向；第一高阻尼橡胶组件和第二高阻尼橡胶组件均包含若干分层交错铺设的的高阻尼橡胶层和加劲板，且顶底面分别设置上连接板和下连接板，抱箍式夹具固定于所有上连接板；下连接板与延伸管相对固定。
44.当斜拉索相对于延伸管发生振动时，斜拉索带动抱箍式夹具，而抱箍式夹具带动所有第一高阻尼橡胶组件或第二高阻尼橡胶组件的上连接板；而所有第一高阻尼橡胶组件或第二高阻尼橡胶组件的下连接板相对于索导管静止；因此第一高阻尼橡胶组件或第二高阻尼橡胶组件的上连接板和下连接板发生剪切运动，分层交错铺设的高阻尼橡胶层和加劲板产生的剪切变形，剪切变形阻尼耗能能力高，能够极好消耗斜拉索的中低阶减振；同时，偶数第一高阻尼橡胶组件或第二高阻尼橡胶组件等角度均布于斜拉索周向，极好地实现了耗能的各向同性；更为重要的是，交叉铺设的高阻尼橡胶层和加劲板，在增大厚度的同时，避免橡胶块因厚度增大产生弯剪复合变形，减振耗能效率高，在产生大位移剪切变形时，依旧能够保证良好的减振耗能效率；且第一高阻尼橡胶组件相对于第二高阻尼橡胶组件，上连接板和下连接板的位置形式不同，能够满足不同的安装需求。
45.如图2所示，在实施例二中，在索道管内安装第二内置式阻尼器7，不用加装延伸管。
46.此时，橡胶减振装置仅包含第二内置式阻尼器7和第二承托板16；第二承托板16呈环板状，其垂直于斜拉索6轴线设置，其外边沿固定于索导管4的内表面，其内边沿与斜拉索6具有一定间隙；第二内置式阻尼器7的上方设置用于环抱斜拉索6的抱箍式夹具14。
47.第二内置式阻尼器7与第一内置式阻尼器1一样，包含偶数第一高阻尼橡胶组件8或者偶数第二高阻尼橡胶组件9；偶数第一高阻尼橡胶组件8或者偶数第二高阻尼橡胶组件9呈中心对称布置于斜拉索6周向，进一步保证橡胶减振装置各向同性减振能力。第二内置式阻尼器7代替了传统的挤压型橡胶阻尼器，进一步了提高减振效果。
48.如图3所示，在实施例三中，加设延伸管3，并在延伸管3内设置第一内置式阻尼器，同时还在索导管设置第二内置式阻尼器。
49.橡胶减振装置包含第二内置式阻尼器7和第二承托板16。第二承托板16与第一承托板15的结构形式基本一致，其内边沿与斜拉索之间保持一定的间隙。第二承托板16呈环板状，其垂直于斜拉索6轴线设置，其外边沿固定于索导管4的内表面，其内边沿与斜拉索6具有一定间隙；第二内置式阻尼器7的上方设置用于环抱斜拉索6的抱箍式夹具14。
50.第二内置式阻尼器7包含偶数第一高阻尼橡胶组件8，偶数第一高阻尼橡胶组件8呈中心对称布置于斜拉索6周向；第一高阻尼橡胶组件8包含若干分层交错铺设的高阻尼橡胶层10和加劲板11，且第一高阻尼橡胶组件8的顶面设置上连接板12，其底面设置下连接板13；抱箍式夹具14固定于所有上连接板12；下连接板13固定设置于第二承托板16的上表面。
51.本技术的针对采用钢锚箱锚固方式的斜拉索6，采用第一内置式阻尼器1和第二内置式阻尼器7组合的方式，可以替代传统的挤压型内置式阻尼器，实现了纯剪切型内置式阻尼器，可以很好控制斜拉索6中低阶振动。在此基础上，索导管内布置第二内置式阻尼器替换传统的挤压型橡胶阻尼器，可以进一步提高减振效果。
52.本技术采用偶数第一高阻尼橡胶组件8和/或等角度均布于斜拉索6周向，化整为零，方便阻尼器布置安装，剪切变形能力强，可适应拉索的大位移变形。
53.进一步地，第一高阻尼橡胶组件8包含若干分层交错铺设的高阻尼橡胶层10和加劲板11指的是：从上至下，一层高阻尼橡胶层10、一层加劲板11、一层高阻尼橡胶层10、一层加劲板11，交错叠加。
54.在一个实施例中，第一承托板外边沿焊接固定于凸起腔底板。第二承托板16外边沿焊接固定于索导管4内表面。第一承托板和第二承托板16的内边沿与斜拉索6之间的间隙均满足设定间隙。设定间隙需满足拉索振动控制后的振动要求。该设置使得第二承托板16与索导管4成为一体，第一承托板与索导管4成为一体，同时与斜拉索6保持设定间隙，设定间隙满足安全要求，在设定间隙内发生相对振动，橡胶减振装置产生较大阻尼力。
55.在一个实施例中，抱箍式夹具14分为对称的两半，每一半包含半圆弧形板以及多个耳板；其中两个耳板位于半圆弧形板两侧，其余位于半圆弧形板外弧面；两个半圆弧形板抱紧斜拉索6，半圆弧形板两侧的耳板用于彼此通过螺栓固定成一体，剩下的耳板用于一一与第一高阻尼橡胶组件8或第二高阻尼橡胶组件9的上连接板12固定连接。值得说明的是，本技术的说明书附图进行了一定的简化，耳板在俯视图中未显示，且耳板连接于上连接板的连接结构未显示。
56.当斜拉索6相对于索导管4发生振动时，斜拉索6带动抱箍式夹具14，而抱箍式夹具14通过其耳板带动所有第一高阻尼橡胶组件8或第二高阻尼橡胶组件9的上连接板12。
57.如图5和图8所示，若干交叉铺设的高阻尼橡胶层10和加劲板11形成高阻尼橡胶块2。在一个实施例中，加劲板11嵌固在高阻尼橡胶层10中，最上层的高阻尼橡胶层10与上连接板12、最下层的高阻尼橡胶层10与下连接板13硫化固结。在高阻尼橡胶层10中添加加劲板11可保证高阻尼橡胶块2良好的剪切耗能性能。
58.本技术采用巧妙的构造措施，在高阻尼橡胶层10中添加加劲板11，实现了纯剪切变形功能，基本消除了橡胶的弯剪复合变形隐患，提高了剪切耗能能力。
59.进一步地，若干交叉铺设的高阻尼橡胶层10和加劲板11形成圆柱结构，上连接板
12和下连接板13相对高阻尼橡胶层10两侧悬空并形成渐变缩小的螺栓连接位。
60.本技术的高阻尼橡胶层10和加劲板11形成圆柱结构，在偶数高阻尼橡胶组件等角度均布于斜拉索周向的基础上，进一步增强了各向同性阻尼性能，对斜拉索6任意方向的振动控制效果均一致.
61.进一步地，延伸管3和索导管4在连接位5处焊接固定。
62.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
63.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
64.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。