用于結(jié)構(gòu)模型水平或豎向減振試驗(yàn)的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于結(jié)構(gòu)模型水平或豎向減振試驗(yàn)的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。
【背景技術(shù)】
[0002]大型建筑物(大跨度橋梁、高聳結(jié)構(gòu)等)的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)減振設(shè)計(jì)往往需要開展結(jié)構(gòu)模型的減振試驗(yàn)，以進(jìn)行TMD參數(shù)的優(yōu)化選取與減振效果驗(yàn)證。結(jié)構(gòu)模型減振試驗(yàn)所需的TMD特點(diǎn)是頻率高(一般在6~15Hz之間，主要與結(jié)構(gòu)模型的幾何縮尺比有關(guān))、質(zhì)量小(一般在0.2~3Kg之間，主要與結(jié)構(gòu)模型的幾何縮尺比以及TMD減振設(shè)計(jì)的質(zhì)量比有關(guān))，雖然TMD減振技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程，但市場(chǎng)上的現(xiàn)有產(chǎn)品主要適用于實(shí)際工程應(yīng)用，結(jié)構(gòu)模型減振試驗(yàn)所需的高頻率、小質(zhì)量TMD仍舊比較缺失。
[0003]公開文獻(xiàn)《上海電視塔用TMD進(jìn)行結(jié)構(gòu)風(fēng)振控制的風(fēng)洞試驗(yàn)研究》(特種結(jié)構(gòu)，1994年，第3期，王肇民、李宇明、羅烈、朱照容著，14-17頁(yè))中，電視塔模型減振試驗(yàn)用水平TMD的剛度系統(tǒng)采用豎向細(xì)鋼絲模擬，阻尼系統(tǒng)采用運(yùn)動(dòng)塑料片與固定不動(dòng)平臺(tái)之間的摩擦提供。
[0004]《江陰500kV大跨越輸電塔線體系模型風(fēng)振控制試驗(yàn)研究》(山東建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，第3期，蘇速、鄧洪洲著，7-12頁(yè))中，輸電塔線體系模型減振試驗(yàn)用水平TMD的剛度和阻尼系統(tǒng)采用康銅絲懸掛的小水箱模擬。
[0005]《基于TMD的斜拉橋鋼塔渦振控制研究》(西南交通大學(xué)，2006，周友權(quán))中，斜拉橋橋塔模型減振試驗(yàn)用水平TMD的剛度系統(tǒng)采用小鋼片模擬，阻尼系統(tǒng)采用小油盒提供，通過調(diào)整油盒中油量的多少來調(diào)節(jié)TMD的阻尼大小。
[0006]《豎彎渦振控制的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器TMD參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)》(浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)，2012，第I期，8-13頁(yè)，郭增偉、葛耀君、盧安平著)中，主梁節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)減振用豎向TMD的剛度系統(tǒng)采用豎向拉簧模擬，阻尼系統(tǒng)采用水箱模擬，通過調(diào)整有機(jī)玻璃盒內(nèi)水的多少以及中間隔板上孔隙的大小來改變TMD阻尼的大小。
[0007]以上結(jié)構(gòu)模型減振試驗(yàn)用水平TMD的剛度系統(tǒng)主要采用懸臂梁結(jié)構(gòu)，豎向TMD的剛度系統(tǒng)主要采用彈簧模擬，只能實(shí)現(xiàn)TMD的單向運(yùn)動(dòng)，即水平向或豎向；阻尼系統(tǒng)主要采用油盒、水箱的近似粘滯阻尼或摩擦阻尼提供，無法完成TMD減振試驗(yàn)所需的最優(yōu)阻尼參數(shù)調(diào)整，這就導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)模型TMD減振試驗(yàn)往往只能起到TMD減振效果的定性演示，無法真正為TMD的減振優(yōu)化設(shè)計(jì)提供定量決策。
[0008]專利號(hào)為94237943.8的“一種質(zhì)量調(diào)諧質(zhì)量阻尼器”實(shí)用新型專利公開了一種抑制橋梁等桿式和塔狀式建筑物的TMD減振裝置，采用彈簧鋼片懸臂結(jié)構(gòu)作為TMD的剛度系統(tǒng)，在附加質(zhì)量塊與盒體側(cè)面沿振動(dòng)方向設(shè)置橡膠阻尼構(gòu)件作為阻尼系統(tǒng)，該發(fā)明已成功應(yīng)用于我國(guó)九江長(zhǎng)江大橋剛性吊桿的風(fēng)致振動(dòng)控制。但應(yīng)用該發(fā)明進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型減振試驗(yàn)時(shí)，仍將存在阻尼參數(shù)難以調(diào)整、精確模擬的問題，且TMD的剛度與阻尼未能完全分離。
[0009]專利號(hào)為201010022003.7的“永磁式電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器”發(fā)明專利公開了一種適用于橋梁剛性吊桿的與輸電塔高聳結(jié)構(gòu)的風(fēng)致水平振動(dòng)控制，采用圓柱拉伸彈簧作為TMD的彈性元件，并通過摩擦較小的直線軸承導(dǎo)向，采用電渦流作為阻尼元件，很好地實(shí)現(xiàn)了 TMD剛度元件與阻尼元件的有效分離。從理論上，其可以適用于結(jié)構(gòu)模型的水平減振試驗(yàn)用，但根據(jù)汪志昊、陳政清與王建輝在《鋼拱橋剛性細(xì)長(zhǎng)吊桿減振用調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的試驗(yàn)研究》(科學(xué)技術(shù)與工程，2013，第19期，5555-5560頁(yè))論文中的試驗(yàn)結(jié)果，該類TMD由軸承產(chǎn)生的摩擦阻尼比高達(dá)7~10%，基本無需附加電渦流阻尼，TMD的阻尼比已大于7%左右的目標(biāo)設(shè)計(jì)值，而且無法模擬實(shí)際TMD的線性粘滯阻尼，從而無法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)模型減振試驗(yàn)TMD最優(yōu)阻尼參數(shù)的精確模擬。
[0010]專利號(hào)為201010136256.7的“控制建筑結(jié)構(gòu)三維平動(dòng)及水平扭轉(zhuǎn)的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器及其制作方法”發(fā)明專利與專利號(hào)為201220679425.6的“雙向水平可調(diào)式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器”實(shí)用新型專利根據(jù)結(jié)構(gòu)多維減振的需要，從不同角度提出了多向TMD的構(gòu)造及其實(shí)現(xiàn)方法，但這兩項(xiàng)專利中TMD多個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)均需單獨(dú)設(shè)置獨(dú)立的阻尼元件與剛度元件，僅共享了質(zhì)量塊，系統(tǒng)仍較為復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)模型減振試驗(yàn)用TMD難以完成TMD減振試驗(yàn)所需最優(yōu)阻尼參數(shù)的精確調(diào)整，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)模型TMD減振試驗(yàn)只能起到TMD減振效果的定性演示，無法真正為TMD的減振優(yōu)化設(shè)計(jì)提供定量決策參考，以及豎向與水平向TMD需要單獨(dú)進(jìn)行制作等問題，提供一種阻尼參數(shù)簡(jiǎn)單可調(diào)，阻尼與剛度參數(shù)完全分離，且同時(shí)滿足結(jié)構(gòu)模型水平或豎向減振試驗(yàn)需要的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器裝置。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種用于結(jié)構(gòu)模型雙向減振試驗(yàn)的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，包括底板、豎板、質(zhì)量塊、彈性元件、耗能元件以及用來固定耗能元件的支撐裝置，其特征在于:豎板固定在底板一端，底板另一端固定有支撐裝置，彈性元件采用懸臂梁，懸臂梁固定端水平固定在豎板上，自由端端部安裝有質(zhì)量塊，質(zhì)量塊由永磁鐵及附著在其上的鐵塊組成，耗能元件由豎直固定在支撐裝置上的銅板、以及水平固定在銅板上的銅管組成。
[0013]基上所述，懸臂梁采用實(shí)心圓形鋁棒制作，鋁棒固定端設(shè)有圓形底座。
[0014]基上所述，支撐裝置采用角鋼，銅管外包裹有鐵片，鐵片通過螺栓螺母將導(dǎo)體銅管束緊。
[0015]基上所述，角鋼底部開有兩個(gè)腰型孔，角鋼通過沉頭螺栓螺母與底板相連，實(shí)現(xiàn)角鋼在底板上的水平移動(dòng)。
[0016]基上所述，永磁鐵為軸向充磁的圓環(huán)形永磁鐵。
[0017]基上所述，導(dǎo)體銅管相對(duì)永磁鐵的外伸軸向長(zhǎng)度大于永磁鐵厚度的2倍，導(dǎo)體銅管與永磁鐵的水平、豎向凈距分別大于水平、豎向TMD的設(shè)計(jì)位移振幅，導(dǎo)體銅板與永磁鐵的軸向凈距控制在3~5mm。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0019]UTMD的剛度元件選用圓柱體形狀的鋁棒，水平與豎向截面慣性矩相同，當(dāng)結(jié)構(gòu)模型水平或豎向振動(dòng)時(shí)，鋁棒上的質(zhì)量塊也隨之水平或豎向振動(dòng)，從而單臺(tái)TMD裝置就能滿足結(jié)構(gòu)模型水平或豎向減振試驗(yàn)的需要，且鋁材彈性模量?jī)H為鋼材的1/3，對(duì)應(yīng)給定的TMD設(shè)計(jì)頻率，鋁材截面尺寸相對(duì)較大，長(zhǎng)度相對(duì)較小，便于TMD設(shè)計(jì)、制作與安裝，以很好地適應(yīng)模型試驗(yàn)的小尺寸要求；
[0020]2、永磁鐵在導(dǎo)體銅管外側(cè)的鐵片、導(dǎo)體銅板外側(cè)的角鋼共同包圍下，使得更多的磁感線可以穿過導(dǎo)體，減少了磁路損耗，從而提高了 TMD電磁阻尼的工作效率；
[0021]3、通過沉頭