专利名称：双向可调式调谐质量减振器的制作方法
技术领域：
本发明属于土木工程结构减振技术领域，涉及到大跨度人行天桥、港口栈桥及相关结构使用钢板、导向杆、弹簧和粘滞油阻尼器组成的双向减振器的设计。
背景技术：
随着城市建设的发展，道路变得越来越宽。作为保证行人快速、安全通过马路的人行天桥，其跨度也越来越大。对于这类大跨度人行天桥，尽管强度和刚度比较容易满足设计要求，但是竖向和横向振动的频率都比较低，通常只有2赫兹左右。而统计结果表明，人行走时的频率也是2赫兹左右，因此，在行人通过天桥时容易在竖向产生共振，造成行人恐慌甚至产生桥梁破坏，影响天桥的正常使用。人行天桥横向由于风载作用也会产生不利振动。同样，港口栈桥及其他类似结构也存在共振问题。由于结构振动控制技术在工程中不断地得到应用，因此针对天桥的共振问题寻找适当的控制方法同样也是非常有意义的。现有的减振装置仅能减小结构一个方向的反应，对于大跨人行天桥这类同时在竖向和横向均可能产生较大振动的结构，目前尚没有合适的减振方法。
调频质量阻尼器(Tuned Mass Damper，简称TMD)是一种经典的减振控制装置，它是一个由弹簧、阻尼器和质量块所组成的振动系统。当它安装在结构上时，其固有频率一般调整到接近结构的自振频率，结构振动引起TMD的共振，而调频质量阻尼器的振动惯性力又反作用于结构本身，达到减小结构反应的目的。
但是，TMD的对结构振动的控制作用与结构及TMD本身的频率有很大的相关性。当TMD的频率调谐到与结构的自振频率一致时，能达到很好的减振效果；当TMD的频率与结构的自振频率不一致时，减振效果比较差，甚至会加剧原结构的反应。实际工程中，结构振动的频率经常会随环境状况的变化而发生改变，而对于传统的TMD减振装置，其频率在安装完成后很难再进行调谐，因此会导致TMD的频率失调现象。同时考虑双向振动影响时，传统的单向TMD已经不能满足减振的需要了。
发明内容
本发明的目的是为大跨度人行过街天桥、港口栈桥及相关结构提供一种减振控制装置，解决桥梁结构在人行荷载作用和风荷载作用下的竖向和横向的共振问题。
本发明的技术方案是在保证TMD竖向振动的频率与结构的自振频率一致的基础上，在TMD的下部设置横向移动机构，使得TMD能够同时在竖向和横向运动。横向移动机构由箱型梁板2、导轨6和轮子7组成，横向移动机构上设置横向弹簧10和横向粘滞油阻尼器15，以达到同时减小桥梁结构竖向和横向振动的目的。
本发明的效果和益处是双向可调式调谐质量减振器能减小桥梁结构在人行荷载和风荷载作用下竖向和横向的共振问题，保证桥梁结构的安全性。可适用于大跨度人行过街天桥、港口栈桥及相关结构，能够产生巨大的经济效益和明显的社会效益。
附图1是双向可调式TMD减振器立面结构示意图。
图中1竖向粘滞油阻尼器，2箱型梁板，3钢板，4螺栓，5导向杆，6导轨，7轮子，8支撑钢板，9轴承，10横向弹簧，11垫板，12箱型梁，13竖向弹簧。
附图2是双向可调式TMD减振器钢板平面结构示意图。
附图3是双向可调式TMD减振器平面结构示意图。
图中14螺栓，15横向粘滞油阻尼器，16垫板，17竖向垫板。
具体实施例方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的最佳实施方式。
本发明提出的双向可调式TMD减振器如图1，图2和图3所示。每个减振器由竖向四根弹簧，横向两根弹簧，竖向横向各一个粘滞油阻尼器，竖向两根导向杆，横向导轨和箱型结构，横向移动结构，及若干钢板组成。减振器安装在桥梁结构的箱型梁12底板上部。具体做法是先在钢板3上预先开设螺栓孔和导向杆穿孔。将竖向弹簧13和竖向粘滞油阻尼器1的上端焊接在一块钢板3上，然后将竖向弹簧13和竖向粘滞油阻尼器1的下端焊接在垫板11上，再将垫板11焊接到支撑钢板8上。同样将两根导向杆5沿竖向垂直穿过钢板3预留的导向杆孔，下端焊在垫板11上，再将垫板11焊接在支撑钢板8上。最后，将其余的钢板3从导向杆5的上端穿进来，用螺栓4将所有的钢板3固定在一起，构成TMD减振系统的质量块。其中，导向杆5可采用直径30-50毫米的钢管制作。
竖向弹簧13和钢板3的设计要保证TMD减振器振动的频率与结构竖向振动的频率一致。当在实际工程中需要调谐TMD减振器振动的频率时，只需改变钢板的厚度(即改变叠加钢片的数量)即可实现。导向杆5的作用在于限制质量块只在竖向发生位移，避免其侧向摇摆，保证TMD减振器振动的频率与结构竖向振动频率相一致。整个竖向控制系统放置于支撑钢板8上。
横向移动机构由箱型梁板2、导轨6和轮子7组成，横向移动机构上设置横向弹簧10和横向粘滞油阻尼器15。横向弹簧10和横向粘滞油阻尼器15的一端分别焊接到垫板11和16上，然后垫板11和16都连接到桥的箱型梁12的侧面，另外一端与竖向垫板17焊接，竖向垫板17与支撑钢板8焊接到一起，轴承9焊接到支撑钢板8的底部，轴承9穿过轮子7的孔洞，通过螺栓14固定。导轨6、箱型梁板2与轮子7共同构成横向移动机构，轮子7由箱型梁板2内设置的导轨6限制其运动轨迹。
权利要求
1.一种双向可调式调谐质量减振器，其特征是在调谐质量减振器的底部设置箱型梁板(2)、导轨(6)和轮子(7)组成横向移动机构，并在横向移动机构上设置横向弹簧(10)和横向粘滞油阻尼器(15)。
全文摘要
一种大跨度人行过街天桥、港口栈桥及相关结构的减振控制装置，属于土木工程结构减振技术领域。本发明为人行过街天桥、港口栈桥及相关结构提供一种减振控制装置，以减小桥梁结构在人行荷载和横向风荷载作用下的共振反应，解决了人行过街天桥、港口栈桥及相关结构的安全性问题。其特征是在调谐质量减振器的底部设置箱型梁板2、导轨6与轮子7组成横向移动机构，并设置横向弹簧10和横向粘滞油阻尼器15。本发明的效果和益处是这种减振装置能同时减小大跨人行过街天桥、港口栈桥及相关结构的竖向和横向的振动反应，构造简单，施工方便，造价低廉，应用在大跨度人行过街天桥、港口栈桥及相关结构的工程中，将会产生巨大的经济效益和明显的社会效益。
文档编号E04B1/98GK1718929SQ20051004694
公开日2006年1月11日 申请日期2005年7月24日 优先权日2005年7月24日
发明者李宏男, 霍林生, 国巍 申请人:大连理工大学