本發(fā)明屬于橋梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制，涉及到橋梁的減震技術(shù)，特別涉及到一種用于自錨式懸索橋的泡沫鋁阻尼器的增強(qiáng)裝置。

背景技術(shù)：

1、在土木工程領(lǐng)域，尤其是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，地震是一個(gè)不可忽視的重要因素。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，橋梁的主梁會(huì)根據(jù)震級(jí)的大小產(chǎn)生相應(yīng)程度的位移，同時(shí)橋墩處的剪力也會(huì)隨之增大。隨著現(xiàn)代橋梁的跨徑、規(guī)模越來(lái)越大，地震作用下的位移和內(nèi)力響應(yīng)也愈發(fā)顯著，這不僅可能導(dǎo)致主梁、橋墩等結(jié)構(gòu)部件的損壞，還可能?chē)?yán)重威脅到整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)體系的安全穩(wěn)定性。自錨式懸索橋的主纜錨固在主梁的兩端，在索塔處通常也不約束主梁的縱向位移，造成縱向地震對(duì)主梁和纜索系統(tǒng)的影響非常大，引起索塔彎矩過(guò)大，也容易使主梁與引橋或橋墩發(fā)生碰撞。

2、為了減小地震響應(yīng)，目前通常的減震方法有，在主塔(邊墩)與主梁之間增設(shè)液體粘滯阻尼器。粘滯阻尼器能夠在不改變結(jié)構(gòu)周期的前提下，增大結(jié)構(gòu)的阻尼，耗散振動(dòng)的能量，但液體粘滯阻尼器容易發(fā)生漏油而失效(朱冬飛.黏滯阻尼器失效分析及其對(duì)結(jié)構(gòu)性能影響研究[d].廣州大學(xué),2016.)。近年來(lái)，出現(xiàn)一種泡沫鋁減震阻尼器(軒鵬.高性能泡沫鋁減振機(jī)理及力學(xué)性能試驗(yàn)研究[d].東南大學(xué),2016.)，具有易維護(hù)，耐久性好的優(yōu)點(diǎn)。但是泡沫鋁壓縮到塑性變形后不能回彈，降低阻尼器在多周期循環(huán)過(guò)程中的耗能特性。

3、基于已有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種用于自錨式懸索橋的泡沫鋁阻尼器的增強(qiáng)裝置，能夠在泡沫鋁達(dá)到一定塑性變形后，從阻尼器中自動(dòng)脫落，補(bǔ)充新的泡沫鋁，并且增加了摩擦力的耗能作用，使泡沫鋁阻尼器的總體耗能性能得到提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種用于自錨式懸索橋的泡沫鋁阻尼器的增強(qiáng)裝置，主要構(gòu)件包括驅(qū)動(dòng)齒輪1、齒圈2、壓塊3、泡沫鋁減震層4、限位槽5、連接鉸裝置6、連桿7、底座8、泡沫鋁存儲(chǔ)倉(cāng)9、廢棄泡沫鋁排除通道10。連桿7與主梁連接，底座8安裝在索塔橫梁和邊墩上。

2、當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，主梁與橋墩產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連接鉸裝置6引起驅(qū)動(dòng)齒輪1沿著齒圈2做圓弧運(yùn)動(dòng)，固定在驅(qū)動(dòng)齒輪1上的壓塊3會(huì)擠壓泡沫鋁減震層4，由于泡沫鋁會(huì)發(fā)生彈塑性變形以及泡沫鋁與弧形接觸面之間的摩擦作用均起到耗能減震作用，當(dāng)泡沫鋁減震層4的塑性變形縮小到限位槽5下方的廢棄泡沫鋁排除通道10的尺寸后，將從廢棄泡沫鋁排除通道10排除，位于泡沫鋁存儲(chǔ)倉(cāng)9中的新的泡沫鋁減震層4會(huì)補(bǔ)充到剛排除泡沫鋁減震層的限位槽5內(nèi)，如此循環(huán)，當(dāng)?shù)卣鹞灰七_(dá)到設(shè)計(jì)峰值的60％時(shí)，泡沫鋁減震層4就被壓縮到小于限位槽5的大小，并從廢棄泡沫鋁排除通道10排除。通過(guò)不斷補(bǔ)充新的泡沫鋁，確保泡沫鋁有足夠的耗能性能，以提高整個(gè)阻尼器的減震性能。

3、本發(fā)明的技術(shù)方案：

4、一種用于自錨式懸索橋的泡沫鋁阻尼器的增強(qiáng)裝置，包括驅(qū)動(dòng)齒輪1、齒圈2、壓塊3、泡沫鋁減震層4、限位槽5、連接鉸裝置6、連桿7、底座8、泡沫鋁存儲(chǔ)倉(cāng)9和廢棄泡沫鋁排除通道10；連桿7一端與主梁連接，另一端與驅(qū)動(dòng)齒輪1通過(guò)連接鉸裝置6連接；底座8安裝在索塔橫梁和邊墩上，齒圈2固定在底座8上，泡沫鋁減震層4、限位槽5、泡沫鋁存儲(chǔ)倉(cāng)9、廢棄泡沫鋁排除通道10均位于底座8上，多塊泡沫鋁減震層4位于泡沫鋁存儲(chǔ)倉(cāng)9內(nèi)，其中最下端的一塊泡沫鋁減震層4位于限位槽5內(nèi)，廢棄泡沫鋁排除通道10均位于泡沫鋁存儲(chǔ)倉(cāng)9的正下方；驅(qū)動(dòng)齒輪1與齒圈2相嚙合并沿齒圈2的內(nèi)圈滾動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪1與齒圈2的分度圓直徑之比為1:2，驅(qū)動(dòng)齒輪1上的連接鉸裝置6的中心剛好位于驅(qū)動(dòng)齒輪1的分度圓的圓弧上，確保驅(qū)動(dòng)齒輪1沿齒圈2運(yùn)動(dòng)時(shí)，連接鉸裝置6中心的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條往復(fù)運(yùn)動(dòng)的直線；泡沫鋁減震層4的外形尺寸大于限位槽5下方的廢棄泡沫鋁排除通道10的尺寸，泡沫鋁減震層4在沒(méi)有被壓縮時(shí)不能通過(guò)廢棄泡沫鋁排除通道10；壓塊3與驅(qū)動(dòng)齒輪1固定在一起，初始位置與泡沫鋁減震層4相接觸，壓塊3隨驅(qū)動(dòng)齒輪1一起運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡靠近并壓縮泡沫鋁減震層4，同時(shí)壓塊3與泡沫鋁減震層4的表面做切向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生摩擦力；當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，主梁與橋墩產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)連接鉸裝置6做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，連接鉸裝置6帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪1沿著齒圈2做圓弧運(yùn)動(dòng)，固定在驅(qū)動(dòng)齒輪1上的壓塊3靠近并壓縮泡沫鋁減震層4，同時(shí)壓塊3與泡沫鋁減震層4的表面做切向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生摩擦力；泡沫鋁減震層4會(huì)發(fā)生彈塑性變形，與壓塊3接觸面之間的摩擦作用均起到耗能減震作用；

5、當(dāng)泡沫鋁減震層4的塑性變形縮小到限位槽5下方的廢棄泡沫鋁排除通道10的尺寸后，將從廢棄泡沫鋁排除通道10排除，位于泡沫鋁存儲(chǔ)倉(cāng)9中的新的泡沫鋁減震層4自動(dòng)補(bǔ)充到剛排除泡沫鋁減震層4的限位槽5內(nèi)，如此循環(huán)，當(dāng)?shù)卣鹞灰七_(dá)到設(shè)計(jì)峰值的60％時(shí)，泡沫鋁減震層4就被壓縮到小于限位槽5的大小，并從廢棄泡沫鋁排除通道10排除；通過(guò)不斷補(bǔ)充新的泡沫鋁減震層4，確保泡沫鋁減震層4有足夠的耗能能力，以提高整個(gè)阻尼器的減震性能。

6、本發(fā)明的效果和益處是：(1)通過(guò)本裝置，將主梁與橋墩之間的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，傳遞給壓塊與泡沫鋁減震層之間的法向壓縮和切向摩擦兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，泡沫鋁減震層因此發(fā)生彈塑性變形和摩擦耗能兩種耗能方式；(2)通過(guò)設(shè)定廢棄泡沫鋁排除通道的尺寸，將失去耗能能力的泡沫鋁及時(shí)排除，更換新的泡沫鋁。

技術(shù)特征：

1.一種用于自錨式懸索橋的泡沫鋁阻尼器的增強(qiáng)裝置，其特征在于，該增強(qiáng)裝置包括驅(qū)動(dòng)齒輪(1)、齒圈(2)、壓塊(3)、泡沫鋁減震層(4)、限位槽(5)、連接鉸裝置(6)、連桿(7)、底座(8)、泡沫鋁存儲(chǔ)倉(cāng)(9)和廢棄泡沫鋁排除通道(10)；連桿(7)一端與主梁連接，另一端與驅(qū)動(dòng)齒輪(1)通過(guò)連接鉸裝置(6)連接；底座(8)安裝在索塔橫梁和邊墩上，齒圈(2)固定在底座(8)上，泡沫鋁減震層(4)、限位槽(5)、泡沫鋁存儲(chǔ)倉(cāng)(9)、廢棄泡沫鋁排除通道(10)均位于底座(8)上，多塊泡沫鋁減震層(4)位于泡沫鋁存儲(chǔ)倉(cāng)(9)內(nèi)，其中最下端的一塊泡沫鋁減震層(4)位于限位槽(5)內(nèi)，廢棄泡沫鋁排除通道(10)均位于泡沫鋁存儲(chǔ)倉(cāng)(9)的正下方；驅(qū)動(dòng)齒輪(1)與齒圈(2)相嚙合并沿齒圈(2)的內(nèi)圈滾動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪(1)與齒圈(2)的分度圓直徑之比為1:2，驅(qū)動(dòng)齒輪(1)上的連接鉸裝置(6)的中心剛好位于驅(qū)動(dòng)齒輪(1)的分度圓的圓弧上，確保驅(qū)動(dòng)齒輪(1)沿齒圈(2)運(yùn)動(dòng)時(shí)，連接鉸裝置(6)中心的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條往復(fù)運(yùn)動(dòng)的直線；壓塊(3)與驅(qū)動(dòng)齒輪(1)固定在一起，初始位置與泡沫鋁減震層(4)相接觸，壓塊(3)隨驅(qū)動(dòng)齒輪(1)一起運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡靠近并壓縮泡沫鋁減震層(4)，同時(shí)壓塊(3)與泡沫鋁減震層(4)的表面做切向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生摩擦力；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)裝置，其特征在于，所述的泡沫鋁減震層(4)的外形尺寸大于限位槽(5)下方的廢棄泡沫鋁排除通道(10)的尺寸，泡沫鋁減震層(4)在沒(méi)有被壓縮時(shí)不能通過(guò)廢棄泡沫鋁排除通道(10)。

技術(shù)總結(jié)
一種用于自錨式懸索橋的泡沫鋁阻尼器的增強(qiáng)裝置，包括驅(qū)動(dòng)齒輪、齒圈、壓塊、泡沫鋁減震層、限位槽、連接鉸裝置、連桿、底座、泡沫鋁存儲(chǔ)倉(cāng)、廢棄泡沫鋁排除通道。驅(qū)動(dòng)齒輪與齒圈相嚙合并沿齒圈的內(nèi)圈滾動(dòng)，兩齒輪的分度圓直徑之比為1:2，驅(qū)動(dòng)齒輪上的連接鉸裝置的中心剛好位于驅(qū)動(dòng)齒輪的分度圓上，確保驅(qū)動(dòng)齒輪沿齒圈運(yùn)動(dòng)時(shí)，連接鉸裝置中心的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條往復(fù)運(yùn)動(dòng)的直線。當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，主梁與橋墩產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)連接鉸裝置做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，固定在驅(qū)動(dòng)齒輪上的壓塊靠近并壓縮泡沫鋁減震層，同時(shí)壓塊與泡沫鋁減震層的表面做切向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生摩擦力。泡沫鋁減震層會(huì)發(fā)生彈塑性變形，與壓塊接觸面之間的摩擦作用均起到耗能減震作用。

技術(shù)研發(fā)人員：檀永剛,唐超,趙貴欣,張傳友,孫運(yùn)慧,劉皓南,路巍,張舒祺
受保護(hù)的技術(shù)使用者：龍建路橋股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/22