用于结构模型水平或竖向减振试验的调谐质量阻尼器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于土木工程结构试验技术领域，具体涉及一种用于结构模型水平或竖向减振试验的调谐质量阻尼器。
【背景技术】
[0002]大型建筑物(大跨度桥梁、高耸结构等)的调谐质量阻尼器(TMD)减振设计往往需要开展结构模型的减振试验，以进行TMD参数的优化选取与减振效果验证。结构模型减振试验所需的TMD特点是频率高(一般在6~15Hz之间，主要与结构模型的几何缩尺比有关)、质量小(一般在0.2~3Kg之间，主要与结构模型的几何缩尺比以及TMD减振设计的质量比有关)，虽然TMD减振技术目前已广泛应用于实际工程，但市场上的现有产品主要适用于实际工程应用，结构模型减振试验所需的高频率、小质量TMD仍旧比较缺失。
[0003]公开文献《上海电视塔用TMD进行结构风振控制的风洞试验研究》(特种结构，1994年，第3期，王肇民、李宇明、罗烈、朱照容著，14-17页)中，电视塔模型减振试验用水平TMD的刚度系统采用竖向细钢丝模拟，阻尼系统采用运动塑料片与固定不动平台之间的摩擦提供。
[0004]《江阴500kV大跨越输电塔线体系模型风振控制试验研究》(山东建筑工程学院学报，2002，第3期，苏速、邓洪洲著，7-12页)中，输电塔线体系模型减振试验用水平TMD的刚度和阻尼系统采用康铜丝悬挂的小水箱模拟。
[0005]《基于TMD的斜拉桥钢塔涡振控制研究》(西南交通大学，2006，周友权)中，斜拉桥桥塔模型减振试验用水平TMD的刚度系统采用小钢片模拟，阻尼系统采用小油盒提供，通过调整油盒中油量的多少来调节TMD的阻尼大小。
[0006]《竖弯涡振控制的调谐质量阻尼器TMD参数优化设计》(浙江大学学报(工学版)，2012，第I期，8-13页，郭增伟、葛耀君、卢安平著)中，主梁节段模型风洞试验减振用竖向TMD的刚度系统采用竖向拉簧模拟，阻尼系统采用水箱模拟，通过调整有机玻璃盒内水的多少以及中间隔板上孔隙的大小来改变TMD阻尼的大小。
[0007]以上结构模型减振试验用水平TMD的刚度系统主要采用悬臂梁结构，竖向TMD的刚度系统主要采用弹簧模拟，只能实现TMD的单向运动，即水平向或竖向；阻尼系统主要采用油盒、水箱的近似粘滞阻尼或摩擦阻尼提供，无法完成TMD减振试验所需的最优阻尼参数调整，这就导致了结构模型TMD减振试验往往只能起到TMD减振效果的定性演示，无法真正为TMD的减振优化设计提供定量决策。
[0008]专利号为94237943.8的“一种质量调谐质量阻尼器”实用新型专利公开了一种抑制桥梁等杆式和塔状式建筑物的TMD减振装置，采用弹簧钢片悬臂结构作为TMD的刚度系统，在附加质量块与盒体侧面沿振动方向设置橡胶阻尼构件作为阻尼系统，该发明已成功应用于我国九江长江大桥刚性吊杆的风致振动控制。但应用该发明进行结构模型减振试验时，仍将存在阻尼参数难以调整、精确模拟的问题，且TMD的刚度与阻尼未能完全分离。
[0009]专利号为201010022003.7的“永磁式电涡流调谐质量阻尼器”发明专利公开了一种适用于桥梁刚性吊杆的与输电塔高耸结构的风致水平振动控制，采用圆柱拉伸弹簧作为TMD的弹性元件，并通过摩擦较小的直线轴承导向，采用电涡流作为阻尼元件，很好地实现了 TMD刚度元件与阻尼元件的有效分离。从理论上，其可以适用于结构模型的水平减振试验用，但根据汪志昊、陈政清与王建辉在《钢拱桥刚性细长吊杆减振用调谐质量阻尼器的试验研究》(科学技术与工程，2013，第19期，5555-5560页)论文中的试验结果，该类TMD由轴承产生的摩擦阻尼比高达7~10%，基本无需附加电涡流阻尼，TMD的阻尼比已大于7%左右的目标设计值，而且无法模拟实际TMD的线性粘滞阻尼，从而无法实现结构模型减振试验TMD最优阻尼参数的精确模拟。
[0010]专利号为201010136256.7的“控制建筑结构三维平动及水平扭转的调谐质量阻尼器及其制作方法”发明专利与专利号为201220679425.6的“双向水平可调式调谐质量阻尼器”实用新型专利根据结构多维减振的需要，从不同角度提出了多向TMD的构造及其实现方法，但这两项专利中TMD多个方向的运动均需单独设置独立的阻尼元件与刚度元件，仅共享了质量块，系统仍较为复杂。
【发明内容】
[0011]本实用新型针对现有结构模型减振试验用TMD难以完成TMD减振试验所需最优阻尼参数的精确调整，导致结构模型TMD减振试验只能起到TMD减振效果的定性演示，无法真正为TMD的减振优化设计提供定量决策参考，以及竖向与水平向TMD需要单独进行制作等问题，提供一种阻尼参数简单可调，阻尼与刚度参数完全分离，且同时满足结构模型水平或竖向减振试验需要的调谐质量阻尼器装置。
[0012]为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:一种用于结构模型双向减振试验的调谐质量阻尼器，包括底板、竖板、质量块、弹性元件、耗能元件以及用来固定耗能元件的支撑装置，其特征在于:竖板固定在底板一端，底板另一端固定有支撑装置，弹性元件采用悬臂梁，悬臂梁固定端水平固定在竖板上，自由端端部安装有质量块，质量块由永磁铁及附着在其上的铁块组成，耗能元件由竖直固定在支撑装置上的铜板、以及水平固定在铜板上的铜管组成。
[0013]基上所述，悬臂梁采用实心圆形铝棒制作，铝棒固定端设有圆形底座。
[0014]基上所述，支撑装置采用角钢，铜管外包裹有铁片，铁片通过螺栓螺母将导体铜管束紧。
[0015]基上所述，角钢底部开有两个腰型孔，角钢通过沉头螺栓螺母与底板相连，实现角钢在底板上的水平移动。
[0016]基上所述，永磁铁为轴向充磁的圆环形永磁铁。
[0017]基上所述，导体铜管相对永磁铁的外伸轴向长度大于永磁铁厚度的2倍，导体铜管与永磁铁的水平、竖向净距分别大于水平、竖向TMD的设计位移振幅，导体铜板与永磁铁的轴向净距控制在3~5mm。
[0018]本实用新型的有益效果是:
[0019]UTMD的刚度元件选用圆柱体形状的铝棒，水平与竖向截面惯性矩相同，当结构模型水平或竖向振动时，铝棒上的质量块也随之水平或竖向振动，从而单台TMD装置就能满足结构模型水平或竖向减振试验的需要，且铝材弹性模量仅为钢材的1/3，对应给定的TMD设计频率，铝材截面尺寸相对较大，长度相对较小，便于TMD设计、制作与安装，以很好地适应模型试验的小尺寸要求；
[0020]2、永磁铁在导体铜管外侧的铁片、导体铜板外侧的角钢共同包围下，使得更多的磁感线可以穿过导体，减少了磁路损耗，从而提高了 TMD电磁阻尼的工作效率；
[0021]3、通过沉头