[发明专利]一种电涡流消能减振型桥梁伸缩缝装置

说明书

本发明公开了一种电涡流消能减振型桥梁伸缩缝装置，包括预埋钢板、金属梳齿板、电涡流消能减振机构和磁屏蔽机构。电涡流消能减振机构包括永磁组件和导体板；在金属梳齿板的每个梳齿底部各安装一个永磁组件；每个永磁组件均包括若干个极性交互排列的永磁体；导体板安装在永磁组件正下方的伸缩缝中；磁屏蔽机构用于隔磁。本发明基于电涡流效应，永磁铁交错固定在金属梳齿板底部，并随桥梁振动发生相对位移时，导体板因切割磁感线而产生电涡流，导体板内产生相反的阻尼力，以减弱主梁的振动响应，并能通过电阻热效应消耗桥梁振动的能量，最终达到消能减振的作用。同时，还能对车辆、强风、地震等动力荷载引起的桥梁振动及平面内偏转予以有效控制。

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，特别是一种电涡流消能减振型桥梁伸缩缝装置。

背景技术

伸缩缝是桥梁的重要连接结构之一，其主要功能是实现桥梁与桥梁或桥梁与桥台间的连接，保证桥梁沿顺桥向的整体性与平顺性。同时，伸缩缝可有效适应桥梁结构在温度、车辆等外部环境影响下所产生的变形，有效保障了桥梁在长期服役过程中的基本功能以及车辆行驶通过桥梁交界处的平稳性与安全性。然而，由于伸缩缝长期暴露在自然环境中，并直接承受车辆荷载的冲击作用，其极易发生破坏与损伤，从而严重影响桥面车辆行驶的舒适性。此外，伸缩缝的破坏与损伤可进一步增大车辆对伸缩缝的冲击作用，进而加剧伸缩缝的损坏，并可能造成桥梁连接部位产生损伤。因此，在桥梁的服役过程中，常常需对伸缩缝进行检修与更换，这便显著提高了桥梁的运营与维护成本。

研究表明，桥梁累计纵向位移过大及桥梁平面不规则扭转常常导致伸缩缝的组件在未达到设计使用年限时便提前发生损坏，这是在桥梁服役过程中伸缩缝损坏的主要原因。目前，对伸缩缝损坏的处理方法是先维修后更换，但该处理方法必然导致交通临时受阻，且无法从根本上解决桥梁累计位移过大的问题。为解决上述问题，很多大跨度桥梁在伸缩缝装置处增设了粘滞阻尼器。该阻尼器由缸体、粘滞液体、活塞、活塞杆、阻尼材料腔、密封端套、密封环等部件组成，在振动控制方面具有较好的效果。然而，由于阻尼器内封装有粘滞液体，其对密封性以及环境温度的要求较高。此外，粘滞阻尼器的启动需先克服较大的摩阻力，制约了粘滞阻尼器对桥梁纵向位移的控制效果。

与粘滞阻尼器相比，近年来新兴的电涡流阻尼器具有更好的适用性。电涡流阻尼器的基本原理为：导体切割磁感线时会在导体内产生电涡流，电涡流在导体内的电阻热效应可有效消耗结构振动所产生的能量。同时，电涡流将产生与原始磁场相反的新磁场，使导体受到与运动方向相反的阻尼力作用，从而起到抑制导体运动的效果。基于该原理，电涡流阻尼器具有结构简单、非接触、无需工作介质、寿命长及刚度与阻尼可控等特点，且不存在摩擦耗材、密封和漏油等问题，具有较优的可靠性和耐久性。此外，与粘滞阻尼器相比，电涡流阻尼器的启动无需克服较大的摩阻力，因而可更为方便地发挥阻尼器的消能减振效果。因此，将传统伸缩缝装置与电涡流阻尼器相结合，可有效延长伸缩缝的使用寿命，保障伸缩缝在长期服役过程中的基本使用功能；同时，也使得伸缩缝具备较好的消能减振的效果，对车辆、强风、地震等动力荷载引起的桥梁振动及桥梁平面内偏转可予以有效控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种电涡流消能减振型桥梁伸缩缝装置，该电涡流消能减振型桥梁伸缩缝装置基于电涡流效应，将永磁铁交错固定在金属梳齿板底，永磁铁随桥梁振动发生相对位移时，导体板因切割磁感线而产生电涡流，导体板内则产生一种与导体板运动相反的阻尼力，以减弱主梁的振动响应。导体板内产生的电涡流进一步可通过电阻热效应消耗桥梁振动的能量，最终达到消能减振的作用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种电涡流消能减振型桥梁伸缩缝装置，包括预埋钢板、金属梳齿板、电涡流消能减振机构和磁屏蔽机构。

预埋钢板预埋在伸缩缝两侧的主梁中。

金属梳齿板的数量为两块，两块金属梳齿板的梳齿相互插接配合，两块金属梳齿板的梳柄分别螺纹连接在对应的预埋钢板顶部。