一種適用於高鐵橋梁的減震阻尼器的製作方法

2023-05-25 15:58:41

本實用新型涉及一種新型減震耗能裝置，具體的說是一種適用於高鐵橋梁的減震阻尼器，特別適用於地震多發地區的高鐵橋梁，普通公路橋梁和房屋建築也可採用。可有效控制地震響應，減小地震災害。

背景技術：

地震是危及人類生命財產安全的突髮式自然災害。其中1976年的唐山大地震、2008年的汶川大地震、1994年美國的Northridge地震，1995年的日本阪神地震等都給人類的生命和財產安全帶來了慘重的危害。我國是地震多發國家，高速鐵路網發達且運力強大，平均每三分鐘就有一班列車開出。至2013年我國高速鐵路總裡程達到10463公裡,至2020年高速鐵路總裡程將建成1.8萬公裡以上。為了滿足線路的平順性和穩定性的要求，以橋代路是適應國民經濟發展的大趨勢。從歷次大地震的地震災害來看多數高鐵橋梁出現了軌道折角。如1976年的唐山大地震，鐵道出現了嚴重的破壞，有28列火車經過震區，其中2列客車、5輛貨車發生車輛脫軌或傾覆；1995年神戶大地震，由於軌道振動而導致運行中列車直接脫軌；2004年日本新潟大地震，新幹線高速列車運行中發生脫軌事故。實踐證明，為了減輕地震災害，必須大力進行抗震設防工作，而結構減隔震設計是減小工程結構地震災害的有效途徑之一。但，高鐵橋梁與普通公路橋梁不同，高鐵橋梁對橫向位移要求很嚴格，故開發耗能能力大且又可嚴格控制橫向位移的裝置來防止軌道折角的出現是重中之重。

工程結構減隔震的原理：減震是利用特製減震構件或裝置使之在強震時產生大阻尼，大量消耗進入結構體系的能量；而隔震則是利用隔震體系，設法阻止地震能量進入主體結構。在實踐中，常常把這兩種體系合二為一。通過選擇適當的減隔震裝置與設置位置，可以達到控制結構內力分布與大小的目的。為此國內外技術人員已開發了許多類型的減隔震裝置。其中粘滯型阻尼器是最為常見的一種減震裝置。

液體粘滯阻尼器19世紀中期最早應用在軍火工業上，用來克服發射炮彈的反彈力，隨後廣泛應用在車輛，航天，軍工系統中。粘滯阻尼器在土木工程中的應用源自於美國的橋梁工程界。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對現有技術存在的上述不足，提供一種適用於高鐵橋梁的減震阻尼器，該阻尼器能有效減小地震響應。確保高鐵的行車安全。

本實用新型採用的技術方案為：一種適用於高鐵橋梁的減震阻尼器，包括傳遞部分和阻尼部分；

所述傳遞部分為螺母旋轉式滾珠絲槓，包括絲槓和螺母，絲槓受力時帶動螺母旋轉，將直線運動變成旋轉運動；

所述阻尼部分包括密封圈、阻尼內筒、粘滯液體、阻尼外筒、螺釘；所述阻尼內筒設置在阻尼外筒內部，阻尼內筒交錯設置，中間留有間隙填充粘滯液體，阻尼內筒間隙兩側設有密封圈；

所述阻尼部分通過螺釘與傳遞部分相連，傳遞部分的螺母通過螺釘帶動阻尼內筒旋轉。

本實用新型絲槓受力時帶動螺母旋轉，螺母通過螺釘帶動阻尼內筒旋轉，阻尼內筒每旋轉一圈走一個導程的距離，相鄰兩層阻尼內筒剪切粘滯液體產生阻尼力。在整個耗能過程中可嚴格控制墩梁的相對位移，避免了軌道折角的產生。可通過改變阻尼部分的長度、阻尼內筒的層數、剪切間隙、螺旋軸螺距和粘滯體的粘度調節阻尼力。

作為優選，所述螺母帶動兩邊阻尼內筒的旋轉方向相反，可將阻尼內筒的剪切速度放大一倍，阻尼力可有效提高。

作為優選，用於對耗能位移沒有嚴格要求的建築物減隔震時可加大滾珠絲槓導程，只設置單向滾珠絲槓。將與螺母連接的阻尼內筒設為可動阻尼筒，將阻尼外筒設為固定阻尼筒，可動或固定阻尼筒層數可根據阻尼力大小加減。設置單向滾珠絲槓時其適用於耗能時對位移沒有嚴格要求的普通橋梁或房屋建築物。

本實用新型的一種適用於高鐵橋梁的減震阻尼器包括兩個系統：傳遞系統和耗能系統。地震作用下橋墩與主梁間產生相對速度或相對位移時，阻尼力通過傳遞系統將地震力傳給阻尼部分。絲槓和滾珠螺母組成了該傳遞系統。耗能系統由筒形阻尼內筒、粘滯液體、密封圈組成，通過本系統消耗掉大部分地震能量，從而顯著減少輸入到橋梁結構中的能量，進而達到保護橋梁結構，避免上部軌道出現折角致使列車脫軌。

本實用新型的有益效果：本實用新型為速度型阻尼器，所採用的傳遞部分可將直線運動變成旋轉運動，阻尼內筒每旋轉一圈，絲槓走一個導程的距離，且對稱設置兩個絲槓和兩個螺母可將相鄰兩層阻尼內筒剪切粘滯液體的速度放大一倍，阻尼力大大提高，在整個耗能過程中可嚴格控制橋梁的墩梁相對位移，避免了軌道折角的產生。

本實用新型中採用的粘滯體為高粘度的粘滯液，形態為半液體半固體流動性小，避免了普通油阻尼器嚴重漏油的缺點，且無毒無害不汙染環境，價格低廉，性能穩定，不會因長期震動升溫而降低粘度，且安裝方便維護簡單，使用壽命長。

附圖說明

圖1為本實用新型一種適用於高鐵橋梁的減震阻尼器結構示意圖；

圖2為本實用新型一種適用於高鐵橋梁的減震阻尼器縱向剖面圖；

圖3為本實用新型一種適用於高鐵橋梁的減震阻尼器橫向剖面圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步說明。

如圖1、2和3所示：一種適用於高鐵橋梁的減震阻尼器，包括傳遞部分和阻尼部分；

所述傳遞部分為螺母旋轉式滾珠絲槓，包括絲槓1和螺母3，絲槓1受力時帶動螺母3旋轉，將直線運動變成旋轉運動；

所述阻尼部分包括密封圈2、阻尼內筒4、粘滯液體5、阻尼外筒6、螺釘7；所述阻尼內筒4設置在阻尼外筒6內部，阻尼內筒4交錯設置，中間留有間隙填充粘滯液體5，阻尼內筒4間隙兩側設有密封圈2；

所述阻尼部分通過螺釘7與傳遞部分相連，傳遞部分的螺母3通過螺釘7帶動阻尼內筒4旋轉。

所述螺母3帶動兩邊阻尼內筒4的旋轉方向相反，可將阻尼內筒的剪切速度放大一倍，阻尼力可有效提高。用於對耗能位移沒有嚴格要求的建築物減隔震時可加大滾珠絲槓導程，只設置單向滾珠絲槓。將與螺母連接的阻尼內筒4設為可動阻尼筒，將阻尼外筒6設為固定阻尼筒，可動或固定阻尼筒層數可根據阻尼力大小加減。

本實用新型的工作原理如下：裝置通過連接鍵一端連於梁底一端連於墩頂。大震作用下橋墩與主梁間產生相對位移時，主梁和橋墩分別通過兩端絲槓1和螺母3將地震力傳給阻尼部分，螺母3帶動阻尼內筒4旋轉，由於粘滯體的剪切阻抗產生阻尼力。阻尼內筒的運動速度越大，阻尼力越大，由此來抵抗消減地震能量，達到減震消能的作用。

以上結合附圖對本實用新型的實施方式做出詳細說明，但本實用新型不局限於所描述的實施方式。對本領域的普通技術人員而言，在本實用新型的原理和技術思想的範圍內，對這些實施方式進行多種變化、修改、替換和變形仍落入本實用新型的保護範圍內。