在世界桥梁工程的阻尼器

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桥梁用粘滞阻尼器

桥梁用粘滞阻尼器

桥梁用粘滞阻尼器
桥梁用粘滞阻尼器是一种有效的抗震控制方法,它可以吸收和减少结
构振动产生的能量,从而保护桥梁结构不受损害。

粘滞阻尼器的工作
原理是基于流体粘性效应,通过阻尼液在阻尼器内的运动来吸收振动
能量,其具有响应速度慢、衰减量大的特点。

粘滞阻尼器通常安装在桥梁结构的特定部位,如梁的根部、剪力钉位
置等,以实现对其振动行为的控制。

它能够有效地减少结构的振动幅度,同时又不显著改变结构的几何形状和重量。

此外,粘滞阻尼器还具有许多其他优点,如无动力源、可靠性高、易
于维护等。

它的缺点是成本相对较高,且只能对单个自由度进行控制。

因此,在桥梁设计过程中,选择合适的阻尼器类型取决于各种因素,
如成本、安装位置、所需控制的效果等。

常见的粘滞阻尼器有摆式阻尼器、聚合物基阻尼溶液和热粘滞阻尼器等。

在具体应用中,需要结合具体的桥梁结构特点和工程要求,选择
合适的粘滞阻尼器类型,并进行相应的设计和安装。

阻尼器工作原理

阻尼器工作原理

阻尼器工作原理阻尼器是一种常见的工程机械装置,它的作用是通过消耗能量来减缓或抑制机械振动或运动。

在工程设计中,阻尼器被广泛应用于各种机械系统中,例如汽车悬挂系统、建筑结构、桥梁、风力发电机等。

阻尼器的工作原理是通过转化机械振动或运动能量为热能或其他形式的能量来实现减震或减振的效果。

本文将从阻尼器的分类、工作原理和应用领域等方面来详细介绍阻尼器的工作原理。

一、阻尼器的分类。

根据阻尼器的工作原理和结构特点,可以将阻尼器分为多种类型,常见的阻尼器包括液体阻尼器、气体阻尼器、摩擦阻尼器和涡流阻尼器等。

1. 液体阻尼器,液体阻尼器是一种利用流体阻尼来实现减震的装置,通常由密封的容器、流体和阀门等组成。

当机械振动或运动时,流体在容器内流动,通过阀门的调节来消耗机械能,从而实现减震的效果。

2. 气体阻尼器,气体阻尼器是一种利用气体的压缩和膨胀来实现减震的装置,通常由气缸、活塞和阀门等组成。

当机械振动或运动时,气体在气缸内压缩或膨胀,通过阀门的调节来消耗机械能,从而实现减震的效果。

3. 摩擦阻尼器,摩擦阻尼器是一种利用摩擦力来实现减震的装置,通常由摩擦片、弹簧和阀门等组成。

当机械振动或运动时,摩擦片在摩擦面上产生摩擦力,通过阀门的调节来消耗机械能,从而实现减震的效果。

4. 涡流阻尼器,涡流阻尼器是一种利用涡流效应来实现减震的装置,通常由导体、磁场和阀门等组成。

当机械振动或运动时,导体在磁场中产生涡流效应,通过阀门的调节来消耗机械能,从而实现减震的效果。

二、阻尼器的工作原理。

阻尼器的工作原理可以总结为能量转换和能量消耗两个方面。

在机械振动或运动时,阻尼器通过转换机械能为其他形式的能量来实现减震或减振的效果。

1. 能量转换,当机械振动或运动时,阻尼器将机械能转换为热能、声能或其他形式的能量。

例如,液体阻尼器通过流体的摩擦来将机械能转换为热能,气体阻尼器通过气体的压缩和膨胀来将机械能转换为热能,摩擦阻尼器通过摩擦力来将机械能转换为热能,涡流阻尼器通过涡流效应来将机械能转换为热能。

阻尼器应用案例

阻尼器应用案例

阻尼器应用案例
嘿,朋友们!今天来给你们讲讲那些超厉害的阻尼器应用案例!
你知道吗,在高楼大厦中,阻尼器就像是一位默默守护的卫士!比如说台北 101 大楼,它里面的阻尼器重达 660 吨呢!想象一下,要是没有这个大家伙,遇到大风的时候,大楼不得摇摇晃晃得让人害怕呀!“哎呀,那可真吓人!”这可不是开玩笑。

还有在一些桥梁上,阻尼器也起着至关重要的作用。

就好比一座长长的大桥,车来车往的,要是没有阻尼器来缓解震动,那时间长了桥不就容易出问题嘛!“可不是嘛,那多危险呀!”有了阻尼器,就像是给桥穿上了一双安稳的鞋子,能让它稳稳地立在那里。

再说说那些精密的仪器设备吧,阻尼器也是不可或缺的。

就像我们的手机,里面也有小小的阻尼器呀!“哇塞,真没想到!”它能让我们在使用手机的时候感觉更顺畅,不会有那种卡顿的感觉。

难道你不想知道这小小的阻尼器是怎么做到的吗?
在游乐场里的一些大型游乐设施中,阻尼器也在默默地发挥作用呢!“天哪,要是没有阻尼器,那些刺激的游乐设施得有多吓人呀!”它保障着我们的安全,让我们可以尽情地享受游乐的乐趣。

我觉得呀,阻尼器虽然看起来不起眼,但真的是太重要啦!它就像一个无名英雄,在各个角落里守护着我们的生活和安全。

不管是高楼大厦、桥梁,还是小小的手机,都离不开它!它让我们的世界变得更加平稳、更加安全!。

阻尼器抗震原理

阻尼器抗震原理

阻尼器抗震原理阻尼器是一种能够缓解或消除结构物地震响应的重要装置。

它的基本原理是利用受控减振摩擦力和内部流体的运动阻力来实现减震,从而达到降低地震响应的目的。

本文将对阻尼器的抗震原理进行深入的探讨。

一、阻尼器的基本结构阻尼器是一种具有能量吸收和消散功能的装置,主要由三个部分组成:摩擦材料、流体和外壳。

摩擦材料一般为钢材或高强度复合材料,用于产生摩擦力;流体为液态或气态介质,主要用于调节结构物的振动能量;外壳则用于固定阻尼器以及隔绝中介体的流动。

二、阻尼器的减震机理1.摩擦减振效应阻尼器的摩擦减振效应是通过制动力产生的阻尼力来吸收结构物的振动能量。

当结构物发生振动时,摩擦材料中的制动力就会与结构物相互作用,从而形成一个减振系统。

随着振幅的增大,制动力也逐渐增强,减震器就会吸收更多的振动能量。

2.流体阻尼效应在阻尼器中,流体的运动阻力是减震机理的另一个重要因素。

当震动载荷作用于结构物上时,流体的流动会形成摩擦力和阻尼力,并使结构物的振动逐渐减弱。

流体本身也会吸收结构物的振动能量,并将其转化为热能或其他形式的能量。

3.摩擦材料和流体的相互作用阻尼器中的摩擦材料和流体之间存在一种复杂的相互作用关系。

当结构物处于振动状态时,摩擦材料和流体就会相互耗散能量。

摩擦材料通过制动力吸收结构物振动的动能,而流体则通过阻尼力将振动能量消耗掉。

这种相互作用可以使阻尼器具有更高的减震效率。

三、阻尼器的应用范围目前,阻尼器已经广泛应用于各种不同类型的结构物中,包括摩天大楼、桥梁、输电塔、核电站等。

阻尼器在这些结构物中的作用主要是消除结构物的固有频率,减少结构物在地震时的振动。

阻尼器还可以阻止结构物发生共振,降低结构物的疲劳损伤和结构的振幅,从而延长结构的使用寿命。

四、阻尼器的设计和选择阻尼器的设计和选择需要考虑多个因素,包括结构物的质量、地震波的频率和振动幅度等。

一般而言,较大的结构物需要使用更大的阻尼器,以便能够消耗更多的振动能量。

阻尼器在桥梁工程中的应用与实践

阻尼器在桥梁工程中的应用与实践

阻尼器在桥梁工程中的应用与实践桥梁作为一种重要的交通运输工程设施,一直以来都备受关注。

在桥梁的设计中,阻尼器作为一种较为重要的桥梁防震装置,已经逐渐受到设计师们的广泛应用。

一、阻尼器的基本概念及分类阻尼器是指一种能够消耗结构动力能量的非线性装置,广泛应用于结构防震领域。

阻尼器一般分为线性阻尼器和非线性阻尼器。

线性阻尼器是指在阻尼器工作范围内,阻力大小与相对速度成正比例关系的装置。

而非线性阻尼器则是指阻尼力与结构变形、相对速度大小非线性相关的装置。

二、阻尼器在桥梁工程中的应用1. 阻尼器在大跨度桥梁中的应用具有大跨度和高塔柱的桥梁结构一直以来都是工程师们难以解决的问题。

这种桥梁结构在受到地震的影响下,容易出现晃动现象,导致桥梁的稳定性下降。

为了解决这个问题,阻尼器开始得到广泛应用。

阻尼器的应用不但能够提高桥梁的抗震性能,而且能够减少桥梁受地震的摆动程度,消除桥梁结构的共振状态,提高桥梁的稳定性。

2. 阻尼器在桥梁施工过程中的应用桥梁施工是一项相当复杂和繁琐的工程,其中包括桥梁吊装、缆索拉直、桥梁转体、换位等多个环节。

这些环节涉及到桥梁结构的变形、振动等问题,影响着桥梁工程的稳定性、安全性和效率。

阻尼器可以在桥梁施工过程中对桥梁振动、变形等问题加以控制,并提高桥梁施工的效率和安全性。

同时,阻尼器也可以用来控制桥梁施工中的晃动,减小施工对周边环境的影响。

三、阻尼器在桥梁工程实践中的应用案例1. 长江大桥长江大桥是我国现代桥梁史上的一座著名的杰作。

该桥梁的塔高405米,桥跨主跨1088米,是当时世界上跨径最大的双层铁路、公路两用悬索桥。

在这座大桥的设计中,阻尼器被广泛应用,以达到对桥梁结构的稳定和精准控制。

2. 唐古拉山口特大桥唐古拉山口特大桥是国内一座重要的公路桥梁工程。

在这座桥梁的设计中,阻尼器也被广泛应用。

由于该桥梁所处地理环境较为复杂,设计师们在沉着应对桥梁的稳定性问题的同时,也对桥梁的防震设置了高度要求。

E型钢阻尼器及其在桥梁工程中的应用

E型钢阻尼器及其在桥梁工程中的应用

阻器蓦 尼 薏 滞

高 , 部 结 构 复 杂 , 量 控 制 内 质
难 , 体 容 易 泄 漏 流 结构简 单 , 价 低 , 能 可靠 , 造 性
基 本 不 受 温 度 影 响 , 尼 效 果 阻

钢 阻尼 器在 应用 于桥 梁 结 构 中 时 , 既需 要 其 有稳 定 的

21 0 2年 第 1 期



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文 章 编 号 :0 3 1 9 ( 0 2 0 一0 10 10 — 9 5 2 1 ) l0 0 ・4
E 型 钢 阻 尼 器 及 其 在 桥 梁 工 程 中 的应 用
李世 珩 , 陈彦 北 , 宇新 , 红锋 胡 郭
此在 欧 美 、 日本 、 西 兰 、 湾 地 区 等 得 到 了 较 多 应 新 台
用 。钢 阻尼 器存 在 多种 结 构 形 式 , 目前 的钢 阻 尼 器
配 合使 用 , 在地 震 时起 阻尼作 用 。 仅
本 文 将 对 于 E型 钢 阻 尼 器 的 阻 尼 特 性 、 计 原 设 则、 应用 范 围进行 探讨 , 给 出近年来 其在 国 内外 桥梁 并
多应 用 于建 筑 结 构 , 以 满 足 桥 梁 结 构 的 减 震 需 求 。 难
收 稿 日期 :0 10 -7 修 回 日期 :0 1 1-2 2 1 -5 1 ; 2 1 —0 1
工 程 中的应 用实 例 , 以认 为 , 可 E型钢 阻尼 器 不但 有着 良好 的耗能 减震 作用 , 非 常 适 合 于在 桥 梁 工 程 中进 也
目前 , 国铁路 、 路及 市政 工 程 建 设 迅 速发 展 , 其 我 公 而 中桥梁 是 生命线 工 程 , 梁 结 构 在地 震 作 用 后 能 够 保 桥 持 畅通具 有 特别 重要 的意义 , 因此 , 何建 立一 种安 全 如

磁流变阻尼器 (2)

磁流变阻尼器 (2)

磁流变阻尼器简介磁流变阻尼器(Magneto-Rheological Damper,简称MR阻尼器)是一种利用电磁效应来调节阻尼力的装置。

它由磁流变液、激磁线圈、控制系统等组成。

MR阻尼器在汽车、建筑物、桥梁等工程领域中广泛应用,可以实现对结构物或装置的精确控制和调节。

原理MR阻尼器的工作原理基于磁流变液的特殊性质。

磁流变液是一种具有磁致变色性的特殊材料,在无磁场作用下呈流动性,而在磁场作用下则呈现出高阻尼特性。

利用这一特性,MR阻尼器可以通过控制磁场的强弱来调节阻尼力。

在MR阻尼器中,激磁线圈产生磁场,使得磁流变液发生磁致变色。

当有外力作用于结构物或装置时,磁流变液的微粒间会发生相互碰撞和摩擦,产生阻尼力,从而减缓结构物或装置的振动或运动。

通过调节激磁线圈的电流,可以控制磁场的强度,进而达到调节阻尼力的目的。

优势快速响应由于磁流变液具有快速响应的特性,MR阻尼器的响应速度非常快。

它可以在毫秒级别内调节阻尼力,以适应不同的振动频率和振幅变化。

调节范围广MR阻尼器的阻尼力可以进行广泛的调节,可以实现从低阻尼到高阻尼的连续变化。

这使得它在不同应用场景下都有良好的适应性。

精确控制通过电流的控制,可以精确地操控MR阻尼器的阻尼力。

这种精确控制性能使得MR阻尼器在需要精确控制和调节的场景中具有优势。

高可靠性MR阻尼器由于不使用机械可动部件,因此没有摩擦、磨损问题,具有较高的可靠性和耐久性。

同时,它的结构简单,易于维护。

应用领域汽车工业在汽车悬挂系统中,MR阻尼器可以调节车辆的悬挂刚度和减震效果,提升行驶的舒适性和稳定性。

它可以根据路况的变化来实时调节悬挂系统,提供更好的悬挂效果。

建筑工程在高层建筑或桥梁结构中,MR阻尼器可以减少结构物的振动幅度,提高结构的抗风、抗地震能力。

它可以根据外部风力或地震波的变化来调节阻尼力,实现对结构物的精确控制。

航空航天在航空航天领域,MR阻尼器可以用于飞机的减振系统,减少机身的振动,提高乘客的舒适感。

桥梁装阻尼器的作用是什么

桥梁装阻尼器的作用是什么

桥梁装阻尼器的作用是什么随着城市化进程的加速和交通运输需求的增加,桥梁建设也成为了城市发展的重要组成部分。

然而,桥梁在使用过程中会受到各种外部因素的影响,如风力、地震等,这些因素可能会对桥梁结构造成不利影响。

为了保障桥梁的安全和稳定,阻尼器作为一种重要的结构控制装置被广泛应用于桥梁工程中。

本文将探讨桥梁装阻尼器的作用及其在桥梁工程中的应用。

一、阻尼器的作用。

阻尼器是一种能够吸收和消散结构振动能量的装置,其作用主要有以下几点:1. 减小结构振动幅度。

在桥梁结构受到外部因素作用时,会产生振动。

如果振动幅度过大,可能会对桥梁结构造成破坏。

而阻尼器能够吸收振动能量,减小结构振动幅度,从而保护桥梁结构不受损。

2. 提高结构稳定性。

通过减小振动幅度,阻尼器可以提高桥梁结构的稳定性,减少结构的疲劳损伤,延长桥梁的使用寿命。

3. 减小结构对外部因素的敏感度。

阻尼器还可以减小结构对外部因素的敏感度,如风力、地震等,使桥梁在受到外部因素作用时能够更加稳定。

二、桥梁工程中的阻尼器应用。

在桥梁工程中,阻尼器主要应用于以下几个方面:1. 风振控制。

风力是桥梁结构受到的主要外部因素之一,当风速较大时,会对桥梁结构产生较大的风振。

为了控制风振,阻尼器被广泛应用于大跨度桥梁和高层桥塔结构中,通过减小结构振动幅度,提高结构的稳定性。

2. 地震控制。

地震是另一个对桥梁结构安全稳定性造成威胁的外部因素。

在地震发生时,桥梁结构会受到地震波的作用,产生较大的振动。

通过在桥梁结构中安装阻尼器,可以有效减小地震波对结构的影响,保护桥梁结构的安全。

3. 振动控制。

除了风振和地震外,桥梁结构还会受到其他因素的影响,如车辆行驶、行人步行等产生的振动。

阻尼器可以对这些振动进行控制,减小结构的振动幅度,提高桥梁的使用舒适度。

4. 结构保护。

在桥梁工程中,阻尼器还可以用于保护桥梁结构,减少结构的疲劳损伤,延长桥梁的使用寿命。

总之,阻尼器作为一种重要的结构控制装置,其在桥梁工程中的应用具有重要意义。

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/chinese/kangzhen/qitai/anzhuangfangshi.htm在世界桥梁工程中遇到的桥上应用到的阻尼器有以下几种:∙锁定装置∙液体粘滞阻尼器∙熔断阻尼器∙限位阻尼器∙摩擦型液体粘滞阻尼器∙支座式金属屈服阻尼器前面五种都是主活塞形式的阻尼器。

粘滞锁定阻尼器和粘滞阻尼器是最常用的阻尼器,这两种结构可能是完全相同,仅硅油(或胶泥)流动的小孔大小不同,粘滞锁定阻尼器仅是粘滞阻尼器的一种特例。

熔断阻尼器和限位阻尼器是实际工程发展出的液体粘滞阻尼器的最新产品。

摩擦型液体粘滞阻尼器是最近几年在国内外有的公司生产的一种阻尼器,如果真有需要,泰勒公司可以生产,但并不推荐。

支座式金属屈服阻尼器不是本文的内容,我们不作讨论。

锁定(Lock-up)装置(Lock-Up Device (LUD), or Shock Transmission Unit (STU))Lock-Up 装置,见图4-1,它是一种类似速度开关的限位装置,当桥梁运动到某一速度时启动。

锁定装置两个安置点间的相对位移。

它的工作原理就像汽车上的安全带。

在慢速运动中它不限制。

在急速运动中会起到制动作用。

这种装置不能耗散能量。

用在大桥上的锁定装置,在温度和正常活荷载下可以自由变形,但对于中小地震荷载、较大的风荷载带来的桥梁各部分间的运动和碰撞,可有效地起到减少、转移和限制作用。

图4-1泰勒公司生产的680 吨大型锁定装置及桥上的安装液体粘滞阻尼器(Liquid Viscous Damper)在本文的前述文章―结构工程中应用的泰勒公司液体粘滞阻尼器‖中我们已经全面的介绍了液体粘滞阻尼器。

他是我们介绍的基本产品,也是要推荐的主要产品。

它是个需要并且能够精确计算的定量化的产品,绝不仅是一个定性化的减振器。

液体粘滞阻尼器的运动速度和阻尼力的关系式为:(4-1)这里,F为阻尼力;C为阻尼器的阻尼值;V为阻尼器两端间的相对运动速度;α为速度的指数。

阻尼力和最大冲程这是阻尼器要设定的关键两个参数。

熔断阻尼器( Fuse Damper)设计工作者会提出希望制造两阶段的阻尼器:在常规荷载(风、温度、刹车、中小地震)下它像个连杆并不发生相对运动。

在大风和大地震、超过了一定荷载时,阻尼器发生作用。

泰勒公司生产的熔断阻尼器可以很好的实现这一愿望。

这种阻尼器比一般的液体粘滞阻尼器多一个金属熔断装置,这个熔断装置限制阻尼器直到受力达到一个特定值时才可以工作。

在美国旧金山附近的Richmond San Rafael大桥上,泰勒公司提供了设计值为2270kN的熔断阻尼器装置,这个装置有一个在1250kN时断裂的金属保险片。

如果阻尼器受到风荷载、刹车荷载或者小的地震荷载,当受力低于1250kN时,阻尼器两端间并不运动;如果有地震导致1250kN甚至更大的荷载时,金属保险片将断裂,阻尼器将像一个一般的2270kN的阻尼器那样工作。

当保险片断裂以后,需要进行更换,简单地更换保险片后阻尼器可继续使用。

限位阻尼器我国交通公路规划设计院设计的世界跨度大的斜拉桥-苏通大桥为了防止预想不到的特大风和地震可能给桥带来的超量位移。

设计要求了一种新型带限位的阻尼器。

在常规阻尼器的基础上,在阻尼器运动的双方向上加设限位弹簧。

在苏通大桥限位阻尼器最大位移超过±750mm时,阻尼器进入两端弹簧限位阶段。

限位由非线性弹簧板实现。

限位可达最大附加位移±100mm,限位力可达980吨。

这一超大的阻尼器见下列图4-3。

图4-3 苏通大桥限位阻尼器摩擦型液体粘滞阻尼器在上述阻尼器的基本关系式(4-1)中,当速度的指数α非常小时该关系试近似为:(4-2)阻尼力就变成与速度无关的曲线( 图4-4(b))。

这种摩擦型粘滞阻尼器在较小的动力荷载时并不发生作用,当加大速度使阻尼力达到阻尼力最大值时开始发生滞回耗能作用。

这种阻尼器有如下确定:o和液体粘滞阻尼器不同,当桥梁的变形最大时,阻尼器仍然保持受力也最大,这对桥梁受力来说是不可取的。

观察下列两个不同的滞迴曲线,是不难看出这一点。

液体粘滞阻尼器(a)摩擦阻尼(b)图4-4 滞回曲线(力~位移)特别是当桥梁位移最大时刻,速度会更换方向,阻尼器出力也就随之更换方向(见图4-5)。

和结构位移相同方向的最大阻尼力会对桥梁的变形起加大作用,它完全可能不仅起不到保护桥梁的作用,反而加剧桥梁的运动和变形。

图4-5 粘滞阻尼与摩擦阻尼在位移最大时的出力对比∙始终保持最大受力的摩擦型液体粘滞阻尼要比常规液体粘滞阻尼器更容易发热。

∙在阻尼器未达到最大受力前,这种阻尼器的出力只能停留在那个急剧上升段或下降段,阻尼器不能耗能,起不到耗能作用,也就是说,在小震和风振中阻尼器并不发生作用。

∙在桥梁计算分析软件SAP2000程序中速度指数定义的范围为0.2~2.0,用这个程序,怎麽模拟摩擦粘滞阻尼器?我们并不清楚。

∙根据我们对液体粘滞阻尼器产品的了解,要想实现阻尼器α接近于―零‖,要内或外设置专门控制油量的阀门和油库,如图4-6所示,这一另加的机构,无疑会增加破坏的可能性,处理不好会影响阻尼器的寿命。

上述的原因,使我们并不推荐这种阻尼器。

在上述五种阻尼器中,如何选用?我们的意见是:从大多数桥梁的需要来看,应该首选常规的锁定装置和粘滞阻尼器。

他们的价格也最便宜。

到底是选用锁定装置还是粘滞阻尼器,建议利用下表进行分辨:液体粘滞锁定装置只不过是液体粘滞阻尼器的一个特殊状态,这两种阻尼器出力和速度间的变化曲线如下图所示。

图4-7 锁定装置和阻尼器的速度-力曲线锁定装置和阻尼器的不同点和选用办法,见表2-4。

表2-4 锁定装置和阻尼器的不同点和选用办法在桥梁的设计中特别希望施加一定刚度,在中小风振、地震和车辆荷载时希望阻尼器协助―锁死‖时,可以选用熔断粘滞阻尼器。

当桥梁所处的环境复杂、不可预见性髙又不希望阻尼器有过大的位移时可以考虑使用带限位的液体粘滞阻尼器.阻尼器简介前面谈到的结构保护系统中争议最少,有益无害的系统要属利用阻尼器来吸收难予预料的地震能量。

利用阻尼来吸能减震不是什么新技术,在航天航空、军工、枪炮、汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器来减振消能。

从二十世纪七十年代后,人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等工程中,其发展十分迅速。

简单地说,使自由振动衰减的各种摩擦力和其他阻碍力,我们称之为阻尼。

而安置在结构系统上的―特殊‖构件可以提供运动的阻力,耗减运动能量的装置,我们称为阻尼器。

我们早已经熟习汽车、大炮、电梯间上面使用的减振器。

如果把它进行数学模型化,应用到我们结构工程上,我们传统的结构动力方程可以写成[2][3][4]:(1)式中,M、K、C分别代表结构的质量、刚度、阻尼矩阵;F(t)为作用力列阵,对于地震作用,,是地面运动加速度时程;、,分别是结构的位移、速度和加速度列阵。

当结构处于弹性振动状态,恢复力项Ku为弹性;而当结构振动进入弹塑性阶段,则恢复力项Ku也呈非线性。

为设置阻尼器附加阻尼装置带来的阻尼力列阵;只要处理正确,它总是会使运动减小。

如果写出能量方程的形式:(2)图1-1单自由度体系不同阻尼比下的动力反映分解成不同振型的单自由度体系的反应随阻尼比的增大而减少,其多自由度结构相应阻尼比也就响应增加,反应降低。

一般地说,我们很容易通过阻尼器,使多自由度体系的整体阻尼比增加5%-30%[1]。

可以看出,我们所熟习的减振装置,如果能把它精确化、准确化,就可以成为我们工程中可以应用的减振器,可以称为阻尼器或吸能器。

到二十世纪末,人们设计制造出了各种方式的阻尼器。

已经成功实用的阻尼器主要的有以下几种[2][3]:摩擦阻尼器——利用金属(或非金属)之间的摩擦产生阻尼。

加拿大Pall Dynamic公司的摩擦阻尼最有代表性。

它的构造简单,造价低。

缺点是承受力较小,温度的稳定性差。

粘弹性阻尼器——利用一些粘弹性材料产生阻尼。

美国3M公司的粘弹性阻尼在日本有了很大的应用。

但它有个初始刚度,也有温度的稳定性的问题。

液体粘滞阻尼器——利用液体在运动中的粘滞特性产生阻尼。

这种阻尼器在军事和宇航上已经成功的应用了几十年,精确性好,稳定性高,缺点是价格较高金属屈服阻尼器——利用金属的屈服产生阻尼。

金属屈服阻尼器通常采用低碳钢或铅作为原料,前者有良好的塑性变形能力,后者有较强的延展性能。

这种阻尼器的滞回特性稳定,低周疲劳性能较好,缺点是屈服后无法恢复。

它们的滞回曲线分别如下(图1-2):(1)液体粘滞阻尼器(2)摩擦阻尼器(3)粘弹性阻尼器(4)金属屈服阻尼器图1-2不同阻尼器的滞回曲线这种液体粘滞阻尼器在其它领域上已有几十年的应用历史,成熟的经验、稳定的结果,都给在建筑结构上应用迅速成功带来了很大帮助。

阻尼器可以看成减振器,但它和普通汽车、电梯间、大炮绝然不同。

对我们结构工程师说来,最重要、最关心、也一定要考虑的是以下几方面:a.精确性,要求阻尼器不仅能在定性上―减振‖,还要求能精确的计算出它的阻尼力。

带来阻尼的大小。

最初阻尼器的使用,只是作为一种锦上添花的抗震措施,基本的结构分析可能并不考虑它。

但是,随着阻尼器的使用发展,它已经进入抗震分析中。

也就是说,用了阻尼器可以减少其他结构要求。

美国规范和工程界都已经接受。

计算的精确性,就成了重大因素。

b.可靠性,结构要在各种不同的环境下使用,也就要求阻尼器一定要在各种环境下可靠,如:温度、天气下的可靠。

c.耐久性,长期使用的稳定,包括疲劳,长期应用下的徐变等影响。

d.一致性,同一理论要求的阻尼器性能要保持一致,这样可以避免很多不良后果。

这些要求,就使得我们选择阻尼器产品,不能简单地看外形,看一、二次试验的结果。

我们一定要从它的材料、设计制造、产品检验、模型和原型振动分析、工程应用、实际地震的考验、规范和工程界接受等诸方面评价。

特别要强调的是如果没有真正深入了解技术的专家组的鉴定,没有长时间应用的检验就使用的阻尼器可能会漏油、生锈等原因引起失效或部分失效。

带来很多意想不到的副作用。

液体粘滞阻尼器液体粘滞阻尼器从原理上不难理解:在下列图2-1中的活塞随着结构的运动而运动时,活塞头向一边运动,内设硅油受到挤压,对活塞产生反向粘滞力。

同时,硅油从活塞头上的小孔向活塞头的另一端流去,使活塞的受力逐步减少。

其基本关系式为:FD=-Cαsign(V)Vα(1-3)这里,F–阻尼力;C–阻尼系数;α-速度指数,常取0.3-1.0之间;已经得到结构界广泛共识的是:液体粘滞阻尼器最适于我们结构工程应用,这种阻尼器有以下明显的优点:∙内置液体,本身没有可计算的刚度,不影响整个结构原有的设计和计算(如周期,振型等),也就不会产生预想不到的副作用;∙呈椭圆型的滞迴曲线(图1-2(1)),保证了安置在结构上的阻尼器在最大位移的状态下受力为零,最大受力情况下位移为零,这一性能对减小结构反应十分有利;∙它既可以降低地震反应中的结构受力也可以降低反应位移。

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