[发明专利]一种用于桥梁多维地震下的加速质量阻尼系统

说明书

本发明属于桥梁结构振动控制技术领域，提供一种用于桥梁多维地震下的加速质量阻尼系统，包括多维接触连杆、圆柱形接触环、竖向齿条连接杆、连接杆滑槽、变速齿轮组、水平齿条连接杆、附加质量块、水平弹簧和竖向碟形弹簧。该加速质量阻尼系统安装在曲线桥梁的非固定墩上，温度变化引起曲线桥梁沿纵向和横向均发生位移，当只有一个支座设置为双向固定支座时，温度变化不产生次内力。当发生地震时，多维接触连杆把主梁相对于桥墩任意方向的运动转化为竖向齿条连接杆的竖向运动，然后驱动变速齿轮组，将此运动放大后通过水平齿条连接杆输出给附加质量块，引起附加质量块的水平方向的运动，吸收地震引起主梁的振动，达到对任意方向的地震都具有良好的减振效果。

技术领域

本发明属于桥梁结构振动控制技术领域，涉及到桥梁的减震技术，特别涉及到一种用于桥梁多维地震下的加速质量阻尼系统。

背景技术

曲线梁桥在温度变化时，主梁不仅产生纵桥向位移，而且会发生横桥向位移。因此在多跨连续曲线梁的设计中，一般会允许主梁在纵桥向和横桥向都留有间隙，采用多向滑动支座。但是当发生地震时，主梁位移的大小和方向都不确定，将引起支座间隙处发生碰撞，造成支座的损坏，甚至危机桥墩的安全。

目前通常的减震方法有：(1)采用抗剪型多层高阻尼橡胶支座；(2)采用铅芯抗震耗能支座；(3)采用限位挡块。虽然上述方法具有一定的减震功能，但抗剪型多层高阻尼橡胶支座通常尺寸较高，橡胶易于老化而降低减震性能；铅芯抗震耗能支座会对环境造成污染；限位挡块的主要作用是防止地震时落梁，但是会发生严重的碰撞，损坏桥墩。

发明内容

本发明提供了一种用于桥梁多维地震下的加速质量阻尼系统，包括多维接触连杆、圆柱形接触环、竖向齿条连接杆、连接杆滑槽、变速齿轮组、水平齿条连接杆、附加质量块、水平弹簧、竖向碟形弹簧。本减震系统安装在多向活动支座处的桥墩上，理论上温度变化不产生桥墩的弯矩。当发生地震时，主梁相对于桥墩产生加速运动，多维接触连杆会挤压圆柱形接触环，使多维接触连杆产生竖向运动，带动竖向齿条连接杆沿着连接杆滑槽运动，经过变速齿轮组放大运动效应后传递给水平齿条连接杆和附加质量块，附加质量块与水平弹簧组成的质量阻尼器吸收了主梁的运动动能，降低主梁运动的速度和位移，起到减震和保护桥墩的作用。该发明的优点是多维接触连杆可以将主梁相对于桥墩的任意方向的相对运动转化为竖向齿条连接杆沿着连接杆滑槽的竖向运动，该竖向运动被变速齿轮组放大，传递给附加质量块与水平弹簧组成的质量阻尼器系统，大幅度提高了质量阻尼器系统的减震能力。

本发明的技术方案：

一种用于桥梁多维地震下的加速质量阻尼系统，包括主梁1、桥墩2、多维接触连杆3、圆柱形接触环4、竖向齿条连接杆5、连接杆滑槽6、变速齿轮组7、水平齿条连接杆8、附加质量块9、水平弹簧10和竖向碟形弹簧11；在主梁1与桥墩2之间设置多维接触连杆3和圆柱形接触环4，多维接触连杆3跟随主梁1运动，圆柱形接触环4跟随桥墩2运动，多维接触连杆3沿圆周方向排列12组，每组连杆的中间铰处与圆柱形接触环4内壁为面接触，相对滑动；多维接触连杆3的一端与主梁1铰接，另一端与竖向齿条连接杆5铰接，竖向齿条连接杆5在与主梁1固定在一起的连接杆滑槽6内沿竖直方向滑动；竖向齿条连接杆5的下方设置竖向碟形弹簧11，用于竖向齿条连接杆5的复位；竖向齿条连接杆5的上端与变速齿轮组7相啮合，变速齿轮组7的输出端连接到水平齿条连接杆8，水平齿条连接杆8与附加质量块9相连接；附加质量块9再通过水平弹簧10与主梁1连接；圆柱形接触环4设置于桥墩2内部。