基础设施高阻尼多方向振动控制新技术及其应用

发布者:徐业守发布时间:2021-11-27浏览次数:68

1.  建筑结构多维隔减震装置

       建筑结构多维隔减震装置是应用于建筑结构的、可同时实现水平向与竖向隔震及减震的装置,主要组成部分为粘弹性核心垫、圆筒式粘弹性阻尼器和预压弹簧。该装置使用粘弹性部件取代了传统的橡胶,利用粘弹性部件的耗能能力使装置保持隔震效果的同时兼具良好的减震效果,并且将圆筒式阻尼器、隔震支座和预压弹簧联合使用进行竖向隔减震。

  

2.  跨结构多维隔减震装置

       大跨结构多维隔减震装置是应用于大跨结构的、可同时实现水平向与竖向隔震及减震的装置。将传统的叠层支座与普通板式阻尼器进行并联,不但能够像普通支座一般对结构起到支撑作用,还能在振动来临时从水平向和竖向两个方向同时对结构的振动进行有效的阻隔和减弱。同时,叠层支座主要耗能材料也用新研制的粘弹性材料替代了传统橡胶。经测试,该粘弹性材料具有饱满的椭圆形力-位移滞回曲线,表现出优良的耗能能力,这使得该装置不仅具有传统叠层橡胶支座优良的隔振性能,还能对振动能量进行消耗,能够更好地削弱结构的振动响应 

 

3.  地铁毗邻建筑高阻尼多方向隔减振/震装置

      为减小地铁运营对毗邻建筑的振动影响,同时减小地震作用对上部结构的影响,联合实验室研发了弹簧阻尼协同隔减振/震装置。该装置包括上支架、下钢板、螺旋弹簧以及置于螺旋弹簧内的组合式粘弹性圆筒阻尼器。组合式粘弹性圆筒阻尼器包括内套筒、外套筒和高温硫化于内外套筒之间的粘弹性阻尼层。该装置在弹簧隔振系统的基础上,采用大阻尼比、性能稳定、密封性好、适于工程应用的粘弹性阻尼材料提升装置系统耗能能力,具有完整的弹簧阻尼协同工作系统,能发挥优异的隔振、减振作用。

 

4.  高铁高架桥高阻尼多方向宽频域的隔减振/震装置

       为了控制高铁高架桥在列车和地震共同激励下的振动,需要在较宽的频率段内对多方向振动进行抑制,同时还需要具有较高的鲁棒性和稳定性,因此发明了一种多方向宽频域的隔减振/震装置,包括相对设置的上钢板、下钢板和位于上下钢板之间的粘弹性支座;粘弹性支座外设有粘弹性阻尼器,粘弹性阻尼器由相互咬合的上齿架和下齿架以及包裹在上齿架和下齿架外的粘弹性材料组成,间隙通过粘弹性材料硫化填充;粘弹性支座和粘弹性阻尼器之间设有抗拔钢索。

       该装置中粘弹性阻尼器的齿面构造可以实现多方向减振,可以通过齿面的咬合挤压作用提供额外大阻尼和大刚度;核心垫厚粘弹性层有利于发生多方向变形,隔离和耗散各向振动能量。发生高频小幅振动时,粘弹性支座和阻尼器中厚粘弹性层提供低刚度和高耗能;发生低频大幅振动时,支座中H型薄钢板两侧翼缘为核心支座提供附加水平刚度。

 

5.  土木精密平台高阻尼多方向协同隔减振/震装置

       针对土木工程精密平台结构,发明了协同隔减振/震装置,由粘弹性部分、粘滞流体部分和空气弹簧部分组成。粘弹性部分主要由高耗能粘弹性材料组成;粘滞流体部分由活塞、硅油等组成,并在活塞表面设有多个阻尼孔,增大了粘滞流体部分提供的阻尼;空气弹簧则存在于粘弹性部分和粘滞流体部分之间,与粘弹性部分形成作用和反作用的关系,即粘弹性部分作为空气弹簧的密封装置,空气弹簧又反作用于粘弹性部分,保证粘弹性部分的耗能能力。


6.  大型管道多方向振动控制技术

     管道服役期间,由地震、飓风等突发性灾难事件产生的外来激振力会通过支承结构传递给管道,可能导致管道系统的振动位移与所受荷载超过许可值,甚至引发管道的振动破坏。管道破坏会使输油、输水和天然气等生命线工程受损,轻则引起管道泄漏,重则引起爆炸,会造成极大的次生灾害和严重的国民经济损失。管道振动也会引起基础和隔热材料的龟裂,影响管道正常使用性能。另外,管道振动会产生噪声,使人产生不舒适的感觉。

       联合实验室团队研发的管道多维隔减振装置可以针对以上所列危害,有效地降低管道的大幅振动,改善管道服役状况,延长管道使用寿命,降低工程风险。该装置的具体优点包括:1同时具有水平向和竖向的隔振和减振能力,可以多维地减小管道振动。2粘弹性阻尼器滞回曲线饱满,装置具有良好的耗能能力。3阻尼力大,可有效防止冲击响应位移过大的现象,并无时滞现象。4对热膨胀等缓慢引起的温度变形具有释放作用。5结构简单,安装方便,无易损件,无维修件,基本全周期免维修,性价比高。


       截至目前,联合实验室团队所发明的建筑结构多维隔减振装置已成功应用于官渡人民医院、攀西国际商贸城、新白鹿城小学等多个重要工程的减震中。其中,较为典型的大型建筑是昆明规划馆,该建筑结构采用大空间的建筑布局,为宫格形柱网设计,部分大空间柱网达39 米,建筑面积达到3.63万平方米大跨结构多维隔减震已成功用于海口美兰国际机场T2航站楼中。海口美兰国际机场是国内大型机场和区域枢纽机场,T2航站楼建设目标为2025年满足年旅客吞吐量3500万人次、年货邮吞吐量40万吨,位于8度(0.30g)的高烈度地震地区。航站楼混凝土结构南北长210米,东西方向宽749米,属于超长的大型结构,建筑面积达29.6万平方米,使用了项目组研发的大跨结构多维隔减震装置管道结构多维隔减振装置已成功应用于洛阳石化、金陵石化、延安炼油厂等多项重大工程项目的管道减振中