[发明专利]用于梁桥隔震系统的自复位摩擦阻尼器

说明书

技术领域

本发明涉及梁桥防震技术领域，具体涉及一种用于梁桥隔震系统的自复位摩擦阻尼器。

背景技术

目前国内外关于梁桥隔震系统的研究已经证明隔震能够有效的降低桥墩受到的水平惯性力，从而减小其截面弯矩和剪力，避免了其弯曲或剪切破坏。但目前的梁桥隔震系统一般存在以下几个问题：

（1）隔震系统在小震时不发挥作用，当遇到中、大震时才能启用隔震系统，隔震系统一般是待剪力销钉的剪断或防震挡块破坏后才开始发挥作用，震后需更换隔震系统的相关部件，这就造成了震后修复费用的增加。

（2）目前梁桥隔震系统的耗能一般采用摩擦力耗能，为增大其耗能能力一般将摩擦力设计的较大，但该摩擦力在地震结束后需要复位时仍然存在，阻止了上部结构的复位。

（3）部分隔震装置利用软钢进入塑性状态后在反复荷载作用下具有的耗能能力实现耗能，但这种材料的耗能装置不具有自复位功能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的缺陷而提供一种兼具耗能能力和自复位功能的阻尼器，该装置能够使上部结构偏离平衡位置时具有摩擦力实现耗能，而在恢复到平衡位置的过程中不具有摩擦力，减小复位阻力，并且整个过程中阻尼器的各个构件均处于弹性范围内，从而有效克服了现有技术存在的一系列问题。

本发明所采用的技术方案如下：

用于梁桥隔震系统的自复位摩擦阻尼器，包括阻尼器缸、摩擦装置、第一弹性装置、第二弹性装置、活塞和导向杆；导向杆贯穿整个阻尼器缸，活塞沿导向杆左右活动并且分别通过第一弹性装置和第二弹性装置与阻尼器缸的左右壁连接；摩擦装置和阻尼器缸的上下壁活动连接，而活塞通过连接斜杆与摩擦装置连接，连接斜杆与活塞之间设有限位装置。

为了方便安装，便于使用，所述摩擦装置为摩擦片，所述限位装置为限位螺杆。

为便于梁桥隔震系统使用自复位摩擦阻尼器，所述阻尼器缸通过拉杆与梁桥的混凝土盖梁连接；所述活塞通过拉杆与梁桥的混凝土主梁连接。

为了更好的实现阻尼器的自复位功能，所述第一弹性装置为受压弹簧，所述受压弹簧围绕导向杆设置并且与阻尼器缸的右壁连接；所述第二弹性装置为受拉弹簧，所述受拉弹簧围绕导向杆设置并且与阻尼器缸的左壁连接；所述导向杆至少设有两个，对应每个导向杆，活塞的左右都设有受拉弹簧和受压弹簧；所述阻尼器缸的上下壁对称设有多个摩擦装置，对应每个摩擦装置的连接斜杆和限位装置都需要等长设置。

为了便于活塞活动时增大摩擦力，所述连接斜杆与摩擦装置及活塞的连接处可自由转动。

为了便于本发明应用到梁桥隔震系统，所述拉杆与梁桥主体连接时，两者之间还要设置钢绞线，所述拉杆只承受拉力。

当阻尼器的活塞在外力作用下发生向右的位移时，连接斜杆与活塞的夹角变大，则推动摩擦片向阻尼器缸壁靠近，当摩擦片与缸壁之间的接触压力达到设计压力时，限位螺杆阻止夹角的进一步增加，使得摩擦片与缸壁之间的接触压力达到最大值，此时摩擦片与缸壁之间产生静摩擦力，当外力大于该静摩擦力时，摩擦片与缸壁之间的摩擦力转变为滑动摩擦力，当活塞达到右侧最大位移时，活塞不再移动，外力全部由缸壁承担。此时如果外力撤除，则活塞在受拉弹簧和受压弹簧的共同作用下有向左移动的趋势，且此时连接斜杆与活塞之间的夹角变小，摩擦片与缸壁脱离，摩擦力消失，则活塞向左移动。直到活塞达到左侧位移最大值，这一过程中从平衡位置向左移动再返回到平衡位置的拉力位移曲线如图3所示，其中：

OA段：此时外力小于最大静摩擦力，活塞无相对缸壁的位移，这一阶段的位移是由阻尼器左侧的拉杆由于受力伸长引起的，线段OA的斜率等于阻尼器左侧拉杆的抗拉截面模量EA。

AB段：A点的拉力等于阻尼器的最大静摩擦力，当外力继续增加时，摩擦力变为滑动摩擦力并保持为恒定值，此时活塞受到的力有两部分，一部分为滑动摩擦力，一部分为拉压弹簧对活塞的力，且线段AB段的斜率等于拉压弹簧的弹性系数k₁+k₂，且k₁+k₂远小于阻尼器左侧拉杆的抗拉截面模量EA。这一阶段的位移主要为活塞相对缸壁的位移。

BC段：当活塞位移达到左侧做大位移时，外力逐渐撤除，此时活塞无相对缸壁的位移，这一阶段的位移为阻尼器左侧的拉杆拉力变小产生的恢复位移。

CO段：C点的力等于活塞由左侧最大位移移动到右侧最大位移时弹簧产生的力，当外力继续撤除时，活塞在弹簧的恢复力作用下向左移动，直到左侧最大位移。