一种耗能阻尼器及桥梁

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，具体涉及一种耗能阻尼器及桥梁。

背景技术

随着我国桥梁设计、研究及建造技术的发展，桥梁建设事业日益辉煌。目前，国内适用于桥梁纵向减振的装置较多，而擅长解决桥梁横向减振问题的阻尼器则很少。而且在现有的横向减振阻尼器中，耗能阻尼器以其滞回耗能性能稳定、形式变化多样及成本经济等优点得到了结构工程师的青睐。特别是软钢阻尼器的出现，从此在结构工程中掀起了耗能阻尼器的研究热潮。

相关技术中，目前应用在桥梁中的耗能阻尼器在横向变形较小的情况下，存在应对桥梁横向变形不能发挥出显著消能减振作用的问题。

发明内容

本申请提供一种耗能阻尼器及桥梁，可以将摆杆的第一安装点与第二安装点之间距离设计成小于第二安装点与所述第三安装点之间距离，起到放大耗能减振，改善桥梁横向变形时不能发挥出显著消能减振作用的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种耗能阻尼器，其包括：

摆杆，所述摆杆沿自身长度方向依次设置有第一安装点、第二安装点和第三安装点，且所述第一安装点与第二安装点之间的距离小于所述第二安装点与所述第三安装点之间的距离；

第一连接耳板和第二连接耳板，所述第一连接耳板铰接于所述第一安装点，所述第二连接耳板铰接于所述第二安装点，第一连接耳板用于固定于桥跨结构，所述第二连接耳板用于固定于下部结构，且当所述第一连接耳板沿横桥向移动时，所述第一连接耳板带动所述摆杆绕所述第二安装点转动；

第一耗能构件，所述第一耗能构件固定于所述第三安装点。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述第一连接耳板开设有竖向通道，所述竖向通道内滑动连接有滑轮，所述滑轮与所述第一安装点转动连接。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述第二连接耳板与所述第二安装点转动连接有转轴，所述转轴的轴线沿纵桥向延伸设置。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述第二连接耳板固定有固定杆，所述固定杆远离所述第二连接耳板的一端固定有球体，所述摆杆面向球体的一侧开设有球形槽，所述球体装配于所述球形槽内，使所述摆杆可沿纵桥向和横桥向摆动。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述第一耗能构件的底端活动连接有第二耗能构件。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述第一耗能构件的外轮廓呈C型、U型、O型或足型。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述第一耗能构件的材质包括金属材料、橡胶阻尼材料、混凝土材料、聚氨酯材料或复合阻尼材料。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述摆杆、第一连接耳板、第二连接耳板和第一耗能构件为一组耗能单元，所述耗能单元的数量为两组，两组所述耗能单元沿横桥向间隔分布，且两组所述耗能单元的第二连接耳板均固定有连接台，所述连接台用于固定于所述下部结构。

结合第一方面，在一种实施方式中，两组所述耗能单元的第一耗能构件的外轮廓不相同。

第二方面，本申请实施例提供了一种桥梁，其包括：

摆杆，所述摆杆沿自身长度方向依次设置有第一安装点、第二安装点和第三安装点，且所述第一安装点与第二安装点之间的距离小于所述第二安装点与所述第三安装点之间的距离；

第一连接耳板和第二连接耳板，所述第一连接耳板铰接于所述第一安装点，所述第二连接耳板铰接于所述第二安装点，且当所述第一连接耳板沿横桥向移动时，所述第一连接耳板带动所述摆杆绕所述第二安装点转动；

第一耗能构件，所述第一耗能构件固定于所述第三安装点；

桥跨结构，所述桥跨结构与所述第一连接耳板固定；

下部结构，所述下部结构与所述第二连接耳板固定。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：

在地震作用、车辆荷载作用、风荷载作用或者其他外界荷载作用下，桥跨结构会与下部结构沿横桥向发生相对位移运动，桥跨结构运动带动第一连接耳板运动，第一连接耳板带动摆杆的第一安装点运动，摆杆在第二安装点、第二连接耳板和下部结构的限位作用下，绕第二安装点产生旋转摆动；在旋转摆动作用下，摆杆的第三安装点产生与摆杆的第一安装点反向的运动，因第一安装点与第二安装点之间距离小于第二安装点与所述第三安装点之间距离，实现费力杠杆原理，从而起到放大耗能减振效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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。

图1为耗能阻尼器的正视结构示意图；

图2为第二连接耳板与摆杆连接的侧视结构示意图；

图3为桥梁安装有耗能阻尼器的正视结构示意图；

图4为图3的立体结构示意图。

图中：1、摆杆；11、第一安装点；12、第二安装点；13、第三安装点；14、球形槽；2、第一连接耳板；21、竖向通道；3、第二连接耳板；31、固定杆；32、球体；4、第一耗能构件；5、第二耗能构件；6、耗能单元；7、连接台；8、桥跨结构；9、下部结构。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请提供一种耗能阻尼器及桥梁，可以将摆杆的第一安装点与第二安装点之间距离设计成小于第二安装点与所述第三安装点之间距离，起到放大耗能减振，改善桥梁横向变形时不能发挥出显著消能减振作用的问题。

如图1和图3所示，本申请实施例提供一种耗能阻尼器，其可以包括：摆杆1，摆杆1沿自身长度方向依次设置有第一安装点11、第二安装点12和第三安装点13，且第一安装点11与第二安装点12之间的距离小于第二安装点12与第三安装点13之间的距离；第一连接耳板2和第二连接耳板3，第一连接耳板2铰接于第一安装点11，第二连接耳板3铰接于第二安装点12，第一连接耳板2用于固定于桥跨结构8，第二连接耳板3用于固定于下部结构9，且当第一连接耳板2沿横桥向移动时，第一连接耳板2带动摆杆1绕第二安装点12转动；第一耗能构件4，第一耗能构件4固定于第三安装点13。

其中，如图1所示，摆杆1从上之下依次设置有三个安装点，即第一安装点11与第一连接耳板2连接，第二安装点12与第二连接耳板3连接，第三安装点13与第一耗能构件4连接，应用桥梁时，如图3所示，可以将第一连接耳板2固定在桥跨结构8，第二连接耳板3固定在下部结构9，完成该耗能阻尼器的安装工作。

具体的，在地震作用、车辆荷载作用、风荷载作用或者其他外界荷载作用下，桥跨结构8会与下部结构9沿横桥向发生相对位移运动，桥跨结构8运动带动第一连接耳板2运动，第一连接耳板2带动摆杆1的第一安装点11运动，摆杆1在第二安装点、第二连接耳板3和下部结构9的限位作用下，绕第二安装点12产生旋转摆动；在旋转摆动作用下，摆杆1的第三安装点13产生与摆杆1的第一安装点11反向的运动，因第一安装点11与第二安装点12之间的距离小于第二安装点12与所述第三安装点13之间的距离，实现费力杠杆原理，从而起到放大耗能减振效果。耗能阻尼器的耗能减振特性取决于第二安装点12的位置。第三安装点13到第二安装点12的间距为从动距离，第一安装点11到第二安装点12的间距为主动距离，耗能阻尼器的耗能减振放大指标可以为从动距离与主动距离的比值。即放大指标越大，耗能阻尼器的滞回位移越大，滞回耗能越高，消能减振越显著。

一些实施例中，如图1和图3所示，第一连接耳板2开设有竖向通道21，竖向通道21内滑动连接有滑轮，滑轮与第一安装点11转动连接。其中，当桥跨结构沿横桥向向左移动时，会带动第一连接耳板2向左移动，即第一连接耳板2与第二连接耳板3之间的距离则会变大，摆杆1在第一连接耳板2与第二连接耳板3之间的长度是固定不变的，此时因摆杆1的第一安装点11经滑轮可在竖向通道21内向下滑动，以此满足第一连接耳板2与第二连接耳板3之间的距离变化。

一些实施例中，如图1和图3所示，第二连接耳板3与第二安装点12转动连接有转轴，转轴的轴线沿纵桥向延伸设置。其中，通过转轴的设置下，可以满足摆杆1绕转轴进行转动。

一些实施例中，如图2所示，第二连接耳板3固定有固定杆31，固定杆31远离第二连接耳板3的一端固定有球体32，摆杆1面向球体32的一侧开设有球形槽14，球体32装配于球形槽14内，使摆杆1可沿纵桥向和横桥向摆动。其中，通过球体32和球形槽14的设置下，可以实现摆杆1活动限位于第二连接耳板3，实现摆杆1不仅可沿横桥向进行摆动，还可以沿纵桥向进行摆动。如图3所示，在纵桥向，桥跨结构8的相对运动带动第一连接耳板2，第一连接耳板2通过第二连接耳板3和摆杆的限位下，带动摆杆1绕第二安装点12在纵桥向产生摆动。第一耗能构件4的上肢与下肢产生平面外相对滞回运动，从而起到减振耗能特性。

一些实施例中，如图1和图3所示，第一耗能构件4的底端活动连接有第二耗能构件5。其中，第一耗能构件4在横桥向或纵桥向运动进行耗能减振时，会带动其底端的第二耗能构件5进行摆动，从而可以通过第二耗能构件5进一步提高该耗能阻尼器的耗能减振效果。

一些实施例中，第一耗能构件4的外轮廓呈C型、U型、O型或足型。示例性的，如图1和图3所示，第一耗能构件4的外轮廓可以呈U型。其中，足型为从人体脚踝至脚底的外轮廓形状。

一些实施例中，第一耗能构件4的材质包括金属材料、橡胶阻尼材料、混凝土材料、聚氨酯材料或复合阻尼材料。

一些实施例中，如图3所示，摆杆1、第一连接耳板2、第二连接耳板3和第一耗能构件4为一组耗能单元6，耗能单元6的数量为两组，两组耗能单元6沿横桥向间隔分布，且两组耗能单元6的第二连接耳板3均固定有连接台7，连接台7用于固定于下部结构9。其中，两组耗能单元6可以共用一个连接台7，在后续安装该耗能阻尼器时，可以提前安装连接台7，即可实现该耗能阻尼器的初步固定，便于后续第一连接耳板2的安装工作。

一些实施例中，两组耗能单元6的第一耗能构件4的外轮廓不相同。其中，两组耗能单元6的第一耗能构件4的外轮廓不相同，可以在该耗能阻尼器进行耗能减振时，可以实现两个第一耗能构件4的摆动频率不一致，可以进一步提高耗能减振效果。

一些实施例中，如图3和图4所示，本申请实施例提供一种桥梁，其可以包括：摆杆1，摆杆1沿自身长度方向依次设置有第一安装点11、第二安装点12和第三安装点13，且第一安装点11与第二安装点12之间的距离小于第二安装点12与第三安装点13之间的距离；第一连接耳板2和第二连接耳板3，第一连接耳板2铰接于第一安装点11，第二连接耳板3铰接于第二安装点12，且当第一连接耳板2沿横桥向移动时，第一连接耳板2带动摆杆1绕第二安装点12转动；第一耗能构件4，第一耗能构件4固定于第三安装点13；桥跨结构8，桥跨结构8与第一连接耳板2固定；下部结构9，下部结构9与第二连接耳板3固定。其中，下部结构9包括承台体、墩柱和墩梁，示例性的，第二连接耳板3可以固定在承台体上，每个承台体上可以设置有两组耗能阻尼器，且该耗能阻尼器的第一耗能构件4的外轮廓可以相同或不相同。

在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。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申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，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。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是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。