[发明专利]一种多级自适应复合惯容减振装置、方法及结构

说明书

本发明提供了一种多级自适应复合惯容减振装置、方法及土木工程结构。其中，多级自适应复合惯容减振装置包括质量体包括可沿Y方向运动的伸缩箱体，内部设有多个沿Y方向放置且可沿X方向运动的伸缩板，伸缩板之间通过联动弹簧连接，最外侧的伸缩板通过调谐弹簧与一级导轨相连，以实现伸缩板间的碰撞球在X方向的自适应碰撞；磁流变液压耗能机构包括耗能箱，设有多级滑动框及活塞，内部还充满磁流变液，活塞可沿着耗能箱内壁的齿条滑动，耗能箱两端设有励磁线圈；传动机构包括传动板，底部固定在齿条上，传动板通过复位弹簧连接在工作箱内侧壁；传动板上还安装有位移传感器，用以监测传动板的位移，并通过电磁控制线路与励磁线圈相连。

技术领域

本发明属于高耸和大跨结构振动控制领域，尤其涉及一种多级自适应复合惯容减振装置、方法及结构。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着高耸和大跨结构朝着功能多样化、结构复杂化发展，结构在环境荷载作用下的振动愈发严重，不利的振动会影响结构的性能和寿命，而采取减振控制措施可以有效解决工程结构整个寿命期间的安全问题，减小灾害影响。其中，动力吸振型减振装置通过子结构与主结构受控阵型共振，并应用耗能阻尼材料或装置消耗子结构的振动能量，达到动力吸振的目的；通过动力吸振装置与半主动控制的结合，可以有效提高减振装置的耗能能力，并实现对结构振动的实时控制。

然而，对于体量较大的土木工程结构，动力吸振装置的集中布置对其耗能能力的要求很高，随之对减振装置中惯性质量、阻尼器行程的要求提升，给减振装置的布置与实现增加了困难。而通过将阻尼元件与两端点惯性元件相结合构成惯容阻尼器，则可以在基本不改变结构物理质量的前提下实现惯性特征的调整，显著放大阻尼力和耗能能力，且惯容所增大的惯性并不会增加结构所受的地震作用。此外，发明人发现，在碰撞耗能技术中，碰撞间隙对耗能效果的影响较大，而目前所采用的碰撞耗能技术多为固定碰撞间隙，无法针对结构不同程度的振动响应自行调整碰撞间隙，降低了碰撞耗能装置的有效利用率。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种多级自适应复合惯容减振装置、方法及土木工程结构，其通过复合惯容系统实现对内部磁流变液压耗能机构的有效变形的放大，从而起到耗能增效的作用，优化减振装置的内部空间，在较小附加质量下即可达到良好的减振控制效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种多级自适应复合惯容减振装置。

一种多级自适应复合惯容减振装置，包括工作箱以及设置于工作箱内部的质量体、传动机构和磁流变液压耗能机构；

质量体包括可沿Y方向运动的伸缩箱体，其内部设有多个沿Y方向放置且可沿X方向运动的伸缩板，伸缩板之间通过联动弹簧连接，最外侧的伸缩板通过调谐弹簧与一级导轨相连，以实现伸缩板间的碰撞球在X方向的自适应碰撞；

磁流变液压耗能机构包括耗能箱，其设有多级滑动框及活塞，且内部还充满磁流变液，活塞可沿着耗能箱内壁的齿条滑动，耗能箱两端设有励磁线圈；

传动机构包括传动板，其底部固定在齿条上，传动板通过复位弹簧连接在工作箱内侧壁；传动板上还安装有位移传感器，用以监测传动板的位移，并通过电磁控制线路与励磁线圈相连。

作为一种实施方式，所述伸缩板的底部、顶部和侧边均安装滚珠。

作为一种实施方式，所述质量体外侧设有可沿X和Y方向的运动导梁，运动导梁通过滚珠安装在二级导轨中，使质量体能够沿二级导轨在水平两方向运动。

作为一种实施方式，调谐弹簧通过滚珠与一级导轨相连，使调谐弹簧能够在沿垂直其轴线的方向滑动，且滚珠在一级导轨中的安装位置与二级导轨的安装位置上下错开。