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CN112855828A - 一种高桩码头的减震阻尼器 - Google Patents

一种高桩码头的减震阻尼器 Download PDF

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Abstract

一种高桩码头的减震阻尼器，属于港口工程减震技术领域。所述磁流变阻尼器设置在粘滞阻尼器的主活塞杆内，且所述主活塞杆的外端部与磁流变阻尼器之间设有频率触发开关。本发明减轻了地震对高桩码头叉桩和上部结构的破坏，可抵抗静力泊船荷载，抵抗不同大小的荷载，减轻叉桩和上部结构的破坏，通过限位橡胶体与主缸体端盖接触的压缩起限位作用，克服了传统粘滞阻尼器工作频率单一，无法对不同激励频率都能有效控制的缺陷；适用于多种荷载作用下的港口、水运等工程中。

Description

一种高桩码头的减震阻尼器
技术领域
本发明涉及一种高桩码头的减震阻尼器，属于港口工程减震技术领域。
背景技术
在港口高桩码头工程中叉桩具有刚度大、水平承载力高、工程成本低等优点，因而被广泛应用。由于港口工程多位于地震频发区，震害实例和研究均表明高桩码头，特别是叉桩和上部结构在地震作用下会发生断裂、屈曲、扭转和侧移等破坏，这给整个港口工程乃至社会发展带来了极大的损失。
为了减少桩基破坏，一方面可以对桩基进行抗震设计，提高其抗震性能；另一方面也可将减隔震技术应用在桩基工程中。目前，基于延性抗震设计理论的减隔震措施在桥梁和房屋建筑设计中已得到充分研究，证明采用隔震或耗能阻尼器装置可以有效改善工程整体抗震性能、减轻震害。
然而，这些减隔震技术在高桩码头中并没有得到广泛应用。国内外主流的高桩码头规范均未涉及具体减隔震措施要求。因此，发展减隔震措施对提高高桩码头中的抗震性能具有重要意义。
发明内容
为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种高桩码头的减震阻尼器。
实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种高桩码头的减震阻尼器，包括磁流变阻尼器、频率触发开关以及粘滞阻尼器；所述磁流变阻尼器设置在粘滞阻尼器的主活塞杆内，且所述主活塞杆的外端部与磁流变阻尼器之间设有频率触发开关。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明将磁流变阻尼器和粘滞阻尼器组合应用在高桩码头中，可有效地阻隔地震力，减轻地震对高桩码头叉桩和上部结构的破坏；
2、本发明在泊船静力荷载作用下，磁流变阻尼器内部的励磁线圈在电流作用下，会在副缸体与副活塞杆间的间隙内产生沿副活塞杆半径的径向磁场，当副活塞杆相对于副缸体发生相对运动，挤压磁流变液体迫使其流过副缸体与副活塞杆间的间隙时，磁流变液体就会受到磁场的作用，由流动性能良好的牛顿流体转变为具有一定剪切屈服应力的粘塑性体，使流体的流动阻力增加，抵抗静力泊船荷载；
3、本发明中磁变流阻尼器属于半主动控制装置，根据泊船静力荷载的大小调整输入电流，引发不同强度的磁场，以此产生不同的阻尼力。在遭受巨大的地震荷载时，位于磁流变阻尼器和活塞杆之间的频率触发开关开启，主阻尼器开始工作，通过频率出发开关激活不同的阻尼器，抵抗不同大小的荷载；
4、本发明的粘滞阻尼器通过缸体内部阻尼介质与活塞和缸体之间的摩擦产生阻尼力，将地震动能通过活塞的阻尼介质的往复运动转换为热量耗散掉，使活塞的运动速度逐步降低达到降低阻尼的效果，可消散地震能量，从而减轻叉桩和上部结构的破坏；
5、本发明限位橡胶体固定在主活塞杆端部，在没有限位装置配合的高桩码头中，地震巨大载荷作用下，即使采用减震阻尼器，阻尼器也容易脱落，导致上部甲板结构开裂，叉桩发生巨大的侧移。而加设限位装置的阻尼器，变形得到有效控制和保护；当阻尼器的冲程超出行程范围时，通过限位橡胶体与主缸体端盖接触的压缩起限位作用；
6、本发明结构简单、安装方便、能耗小、耗能效率高，拟静力荷载作用下可连续可逆变化，地震荷载下耗能能力强，具有限位功能；通过主活塞杆与副活塞杆的协同工作适应不同振动激励频率的环境，克服传统粘滞阻尼器工作频率单一，无法对不同激励频率都能有效控制的缺陷；适用于多种荷载作用下的港口、水运等工程中。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是磁流变阻尼器示意图；
图3是粘滞阻尼器示意图；
图4是本发明的安装示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施方式一：如图1～图4所示，本发明公开了一种高桩码头的减震阻尼器，包括磁流变阻尼器2、频率触发开关11以及粘滞阻尼器24；所述磁流变阻尼器2设置在粘滞阻尼器24的主活塞杆3内，且所述主活塞杆3的外端部与磁流变阻尼器2之间设有频率触发开关11。当本发明承受巨大的地震荷载时，高频地震波的作用可激发频率触发开关11，使磁流变阻尼器2退出工作，粘滞阻尼器24开始工作，进而消耗地震能量，达到减震的目的。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述磁流变阻尼器2包括副活塞杆1、磁流变液体12、副缸体13以及励磁线圈14；所述副活塞杆1的外壁优选中部缠绕有励磁线圈14，副活塞杆1以及励磁线圈14的外侧环套装有副缸体13，所述副缸体13内注有磁流变液体12，副活塞杆1的一端伸出至主活塞杆3的外侧，副缸体13的外壁与主活塞杆3的内壁固定连接，所述主活塞杆3与副活塞杆1之间设有频率触发开关11。当本发明承受泊船静力荷载时，所述磁流变阻尼器2内部的励磁线圈14在电流作用下，会在副缸体13与副活塞杆1的间隙内产生沿副活塞杆1半径的径向磁场；当副活塞杆1相对于副缸体13发生相对运动时，会挤压磁流变液体12迫使其流过副缸体13与副活塞杆1的间隙，磁流变液体12受到磁场的作用，由流动性能良好的牛顿流体转变为具有一定剪切屈服应力的粘塑性体，增加了磁流变液体12的流动阻力，从而达到抵抗静力泊船荷载的目的。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一或二作出的进一步说明，所述粘滞阻尼器24包括主活塞杆3、右端盖4、活塞5、左端盖6、主缸体8以及阻尼介质10；所述主活塞杆3水平设置且外侧依次垂直套装有右端盖4、活塞5以及左端盖6，所述活塞5与主活塞杆3固定连接，主活塞杆3与右端盖4以及左端盖6滑动连接，所述右端盖4、活塞5以及左端盖6的外侧套装有主缸体8，且活塞5的外壁与主缸体8的内壁贴合设置，右端盖4以及左端盖6与主缸体8通过轴承转动连接，以达到更换阻尼介质10的目的；所述主缸体8内位于右端盖4以及左端盖6之间设有阻尼介质10，活塞5的上下两端贯穿其厚度方向设有活塞孔9，活塞孔9允许阻尼介质10流过；当整体结构承受巨大的地震荷载时，高频地震波的作用可激发频率触发开关11，使磁流变阻尼器2退出工作，粘滞阻尼器24开始工作。粘滞阻尼器24工作时，主活塞杆3往复运动，使阻尼介质10分子间、阻尼介质10与主缸体8之间以及阻尼介质10通过活塞孔9时产生巨大的阻尼力，流动的阻尼力将地震动能量转换为热量耗散掉，从而减轻叉桩和上部结构的破坏。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三作出的进一步说明，所述粘滞阻尼器24还包括限位橡胶体7，所述限位橡胶体7固定套装在主活塞杆3的外侧，并设置在左端盖6的左端，限位橡胶体7的外部与主缸体8的内壁贴合设置，若阻尼器的冲程超出设计行程范围时，通过橡胶体的压缩起限位作用，当主活塞杆3向左运动至橡胶体7与主缸体的左侧壁23接触，橡胶体7压缩并产生阻力；当主活塞杆3向右运动至橡胶体7与左端盖6接触，橡胶体7压缩并产生阻力，从而达到限位的目的。
本发明提供一种应用于高桩码头叉桩与甲板之间既能承受静力泊船荷载又能消耗地震能量并具有水平限位功能的减震阻尼器。
本发明涉及一种港口工程高桩码头叉桩与甲板之间的减震阻尼器。
本发明的一种高桩码头的减震阻尼器，即频控两阶段阻尼器17，水平安装在桩帽16以及甲板15之间，频控两阶段阻尼器17的一端浇筑有锚块一19，所述锚块一19通过螺栓一18与桩帽16锚固，频控两阶段阻尼器17的另一端浇筑有锚块二20，所述锚块二20通过螺栓二21与甲板15锚固。所述桩帽16浇筑于叉桩22的顶部。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种高桩码头的减震阻尼器，其特征在于：包括磁流变阻尼器(2)、频率触发开关(11)以及粘滞阻尼器(24)；所述磁流变阻尼器(2)设置在粘滞阻尼器(24)的主活塞杆(3)内，且所述主活塞杆(3)的外端部与磁流变阻尼器(2)之间设有频率触发开关(11)。
2.根据权利要求1所述的一种高桩码头的减震阻尼器，其特征在于：所述磁流变阻尼器(2)包括副活塞杆(1)、磁流变液体(12)、副缸体(13)以及励磁线圈(14)；所述副活塞杆(1)的外壁缠绕有励磁线圈(14)，副活塞杆(1)以及励磁线圈(14)的外侧环套装有副缸体(13)，所述副缸体(13)内注有磁流变液体(12)，副活塞杆(1)的一端伸出至主活塞杆(3)的外侧，副缸体(13)的外壁与主活塞杆(3)的内壁固定连接，所述主活塞杆(3)与副活塞杆(1)之间设有频率触发开关(11)。
3.根据权利要求1或2所述的一种高桩码头的减震阻尼器，其特征在于：所述粘滞阻尼器(24)包括主活塞杆(3)、右端盖(4)、活塞(5)、左端盖(6)、主缸体(8)以及阻尼介质(10)；所述主活塞杆(3)水平设置且外侧依次垂直套装有右端盖(4)、活塞(5)以及左端盖(6)，所述活塞(5)与主活塞杆(3)固定连接，主活塞杆(3)与右端盖(4)以及左端盖(6)滑动连接，所述右端盖(4)、活塞(5)以及左端盖(6)的外侧套装有主缸体(8)，且活塞(5)的外壁与主缸体(8)的内壁贴合设置，右端盖(4)以及左端盖(6)与主缸体(8)转动连接，所述主缸体(8)内位于右端盖(4)以及左端盖(6)之间设有阻尼介质(10)，活塞(5)的上下两端贯穿其厚度方向设有活塞孔(9)。
4.根据权利要求3所述的一种高桩码头的减震阻尼器，其特征在于：所述粘滞阻尼器(24)还包括限位橡胶体(7)，所述限位橡胶体(7)固定套装在主活塞杆(3)的外侧，并设置在左端盖(6)的左端，限位橡胶体(7)的外部与主缸体(8)的内壁贴合设置。
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