一种单向多级桥梁减震金属阻尼器的制作方法

1.本实用新型涉及土木工程特别是桥梁工程减隔震技术领域，具体涉及一种单向多级桥梁减震金属阻尼器。

背景技术：

2.阻尼器是目前桥梁(特别是大跨度)的重要零部件，为此，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案。金属阻尼器是根据金属进入塑性状态后具有良好的滞回特性，并在塑性滞回变形过程中吸收大量能量的原理研制而成的一种阻尼器，有着形状设计自由、加工容易、维修成本低等优点，在土木工程特别是桥梁工程减隔震技术领域得到了广泛应用。
3.现有的金属阻尼器设计耗能作用单一，设计刚度偏大时，可以满足大震耗能需求，但小震或中震时却因为阻尼器处于弹性状态不能耗能；而设计刚度偏小时，可以满足小震或中震的抗震需求，但大震时阻尼器位移太大超出了要求，或直接遭到破坏失去作用。
4.因此，现有的金属阻尼器无法同时满足桥梁结构多级抗震设防目标的耗能要求和变形要求，分别设置不同参数的阻尼器又会增加施工和维护成本，急需一种新型阻尼器来解决这一技术问题。

技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的是提出一种单向多级桥梁减震金属阻尼器，旨在同时满足多级抗震设防目标的耗能要求和变形要求，增强桥梁结构的减震能力，可有效避免或减小震后的修复工作，并能显著降低大震作用下的桥梁结构损伤。
6.为实现上述目的，本实用新型提出的单向多级桥梁减震金属阻尼器，包括横桥向金属阻尼器减震装置和纵桥向活动装置，所述横桥向金属阻尼器减震装置包括上座板、下座板、金属阻尼元件，所述金属阻尼元件包括两组以上不同约束条件的金属阻尼元件。
7.可选的，所述金属阻尼元件包括第一级金属阻尼板和金属阻尼组件，所述第一级金属阻尼板位于金属阻尼组件两侧，第一级金属阻尼板的上、下端和上座板的限位挡块、下座板固定连接，形成第一级金属阻尼板、上座板、下座板组成的刚构约束体系。
8.可选地，金属阻尼组件包括连接块和多组第二级金属阻尼板，第二级金属阻尼板的下端与下座板固定连接，上端与连接块固定连接，第二级金属阻尼板、下座板、连接块组成刚构约束体系，上座板底面和限位挡块形成上座板凹槽，连接块与限位挡块之间存在间隙，连接块在上座板凹槽内可以自由滑动。
9.可选地，上座板顶面布置纵桥向活动装置，包括上座板顶面凸台和导轨滑板，本发明的金属阻尼器纵桥向自由活动，横桥向在地震作用下首先第一级金属阻尼板发挥作用，当上下座板的相对位移超出了金属阻尼组件的连接块和上座板凹槽间隙，激活金属阻尼组件，实现金属阻尼元件多级屈服耗能，提高桥梁抗震性能。
10.可选地，所述第一级金属阻尼板和多个所述第二级金属阻尼板之间相互平行设
置。
11.可选地，所述第一级金属阻尼板和第二级金属阻尼板的截面均相同，所述截面为k型，x型或o型。
12.可选地，所述导轨滑板的底部中间沿纵桥向设有导轨凹槽；
13.所述上座板的顶部中间沿纵桥向设有与所述导轨凹槽相适配的凸台。
14.可选地，所述凸台的两侧均设有耐磨条。
15.可选地，所述上座板的顶面和所述导轨滑板的底面设摩擦副，以适应纵桥向温度等变形滑动。
16.可选地，所述导轨滑板的底面设有不锈钢板；
17.所述上座板的顶面设有耐磨板，所述不锈钢板与所述耐磨板形成滑动面。
18.可选地，所述单向多级桥梁减震金属阻尼器包括多个所述第一级金属阻尼板和多个所述金属阻尼组件。
19.本实用新型的有益效果：
20.本实用新型公开一种单向多级桥梁减震金属阻尼器，包括横桥向金属阻尼器减震装置和纵桥向活动装置，所述横桥向金属阻尼器减震装置包括上座板、下座板、金属阻尼元件，所述金属阻尼元件包括两组以上不同约束条件的金属阻尼元件；具体地，所述金属阻尼元件包括第一级金属阻尼板和金属阻尼组件，所述第一级金属阻尼板位于金属阻尼组件两侧，第一级金属阻尼板的上、下端和上座板的限位挡块、下座板固定连接，形成第一级金属阻尼板、上座板、下座板组成的刚构约束体系。金属阻尼组件包括连接块和多组第二级金属阻尼板，其下端与下座板固定连接，上端与连接块固定连接，第二级金属阻尼板、下座板、连接块组成刚构约束体系，上座板底面和限位挡块形成上座板凹槽，连接块与限位挡块之间存在间隙，连接块在上座板凹槽内可以自由滑动。上座板顶面布置纵桥向活动装置，包括上座板顶面凸台和导轨滑板；通过以上装置，本发明的金属阻尼器纵桥向自由活动，横桥向在地震作用下首先第一级金属阻尼板发挥作用，当上下座板的相对位移超出了金属阻尼组件的连接块和限位挡块之间的间隙，激活金属阻尼组件，实现金属阻尼元件多级屈服耗能，提高桥梁抗震性能。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
22.图1为本实用新型提供的单向多级桥梁减震金属阻尼器的一实施例的立体示意图；
23.图2为图1中单向多级桥梁减震金属阻尼器的前视示意图；
24.图3为图2中的m区域的局部放大示意图；
25.图4为图2中a-a剖面图；
26.图5为图2中b-b剖面图；
27.图6为图1中的单向多级桥梁减震金属阻尼器的力-位移曲线图；
28.图7为图1中的单向多级桥梁减震金属阻尼器的力-位移滞回曲线图；
29.图8为图1中的单向多级桥梁减震金属阻尼器的的扩展布置示意图。
30.本实用新型提供的实施例附图标号说明：
31.标号名称标号名称100单向多级桥梁减震金属阻尼器3下座板1导轨滑板4第一级金属阻尼板11不锈钢板5金属阻尼组件12导轨凹槽51第二级金属阻尼板2上座板52连接块21限位挡块53位移间隙22凸台
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23耐磨条
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24耐磨板
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32.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
33.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
35.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
36.本实用新型的技术方案中，所述单向多级桥梁减震金属阻尼器包括横桥向金属阻尼器减震装置和纵桥向活动装置，所述横桥向金属阻尼器减震装置包括上座板、下座板、金属阻尼元件，所述金属阻尼元件包括两组以上不同约束条件的金属阻尼元件；具体地，所述金属阻尼元件包括第一级金属阻尼板和金属阻尼组件，所述第一级金属阻尼板位于金属阻尼组件两侧，第一级金属阻尼板的上、下端和上座板的限位挡块、下座板固定连接，形成第一级金属阻尼板、上座板、下座板组成的刚构约束体系。金属阻尼组件包括连接块和多组第二级金属阻尼板，其下端与下座板固定连接，上端与连接块固定连接，第二级金属阻尼板、下座板、连接块组成刚构约束体系，上座板底面和限位挡块形成上座板凹槽，连接块与限位
挡块之间存在间隙，连接块在上座板凹槽内可以自由滑动。上座板顶面布置纵桥向活动装置，包括上座板顶面凸台和导轨滑板。第一级金属阻尼板具有一定的初始刚度和屈服强度，用于承受减隔震桥梁在正常使用条件下的各种水平荷载，如风荷载、汽车制动荷载、温度荷载等，在这些荷载的作用下第一级金属阻尼板产生小量位移但不应进入屈服，保持弹性状态，以避免产生过大位移，在多遇地震下第一级金属阻尼板整体处于可恢复的弹性变形范围，在当水平力与水平位移大于多遇地震设计值后第一级金属阻尼板局部进入屈服，在设计地震下第一级金属阻尼板进入塑性并耗散地震能量并降低地震内力响应，当水平力与水平位移达到罕遇地震设计值后，触发金属阻尼组件共同提供反力并共同耗散地震能量，能够满足多级设防抗震的目的，可广泛应用于各类抗震建筑结构特别是桥梁领域。
37.在本实用新型实施例中，请参照图1，该单向多级桥梁减震金属阻尼器100，所述单向多级桥梁减震金属阻尼器100包括横桥向金属阻尼器减震装置和纵桥向活动装置，所述横桥向金属阻尼器减震装置包括上座板2、下座板3、金属阻尼元件，所述金属阻尼元件包括两组以上不同约束条件的金属阻尼元件；具体地，所述金属阻尼元件包括第一级金属阻尼板4和金属阻尼组件5，所述第一级金属阻尼板4位于金属阻尼组件5两侧，第一级金属阻尼板4的上、下端和上座板2的限位挡块21、下座板3固定连接，形成第一级金属阻尼板4、上座板2、下座板3组成的刚构约束体系。金属阻尼组件5包括连接块52和多组第二级金属阻尼板51，第二级金属阻尼板51的下端与下座板3固定连接，上端与连接块52固定连接，第二级金属阻尼板51、下座板3、连接块52组成刚构约束体系，上座板2的底面和限位挡块21形成上座板凹槽，连接块52与限位挡块21之间存在间隙，连接块52在上座板凹槽内可以自由滑动。上座板2顶面布置纵桥向活动装置，包括上座板顶面凸台和导轨滑板1。
38.可以理解的是，所述第一级金属阻尼板4、所述第二级金属阻尼组件5之间的位移间隙53根据抗震计算确定，从而可以同时满足不同地震设防目标下内力和变形的性能要求，且不需要设置不同参数的阻尼器，减小施工和维护成本。
39.进一步地，于本实施例中，请参阅图1-2，所述金属阻尼组件5包括连接块52以及多组第二级金属阻尼板51，所述多个第二级金属阻尼板51间隔布置，彼此之间留有间隙，所述间隙与所述位移间隙53可以相同也可以不同，其数值大小根据抗震计算确定，所述连接块52设于所述上座板2的下方，且所述连接块52的顶部和所述上座板2的底面留有间隙，避免结构承受上部自重，同时使得所述连接块52的顶面相对所述上座板2的底面可以沿横桥向滑动；多个所述第二级金属阻尼板51设于所述连接块52和所述下座板3之间，多个所述第二级金属阻尼板51的顶部与所述连接块52的底部固定连接，形成钢构体系，约束住所述第二金属阻尼板的顶部的面外转角，多个所述第二级金属阻尼板51的底部与所述下座板3的顶部固定连接，在此种设置下，当所述桥梁的底部和桥墩的顶部发生横桥向相对位移时，通过多个所述第一级金属阻尼板4和多组所述第二级金属阻尼板51分级进入面外弯曲屈服塑性变形来进行耗能。
40.于本实施例中，进一步地，请参照图2和4，所述第一级金属阻尼板4和多组所述第二级金属阻尼板51之间相互平行设置，并且所述第一级金属阻尼板4和多组所述第二级金属阻尼板51均与所述桥梁的纵断面平行。在遇到小震或者承受正常使用条件下的各种水平荷载时，所述导轨滑板1和所述下座板3之间产生少量相对位移，所述第一级金属阻尼板4进入塑性并耗散地震能量并降低地震内力响应(第一阶段)，当水平力与水平位移达到罕遇地
震设计值后，所述导轨滑板1和所述下座板3沿横桥向相对位移量超过所述位移间隙53，所述连接块52的侧面与所述限位挡块21接触，所述第二级金属阻尼板51受力开始面外弯曲变形并具有一定刚度，在载荷的作用下产生小量位移但不进入屈服，此时第二级金属阻尼板51还处于弹性变形阶段，之后可自动恢复；若水平力与水平位移达到一级设计值，第二级金属阻尼板51进入屈服阶段，开始塑性变形耗能触发第二级金属阻尼板51共同提供反力并共同耗散地震能量(第二阶段)。
41.为了使得所述第一级金属阻尼板4和所述第二级金属阻尼板51能够更好的发挥弹性形变，所述第一级金属阻尼板4和第二级金属阻尼板51的截面均相同，所述截面为k型，x型或o型，所述第一级金属阻尼板4和第二级金属阻尼板51所用的材料均为钢板，具有一定的刚度，并且在受力时可以弹性形变或者屈服，同时使用寿命长。
42.进一步地，在本实施例中，请参照图1-2，所述导轨滑板1的底部中间沿纵桥向设有导轨凹槽12；所述上座板2的顶部中间沿纵桥向设有凸台22，所述凸台22与所述导轨凹槽12相适配，其截面形状相同，所述凸台22位于所述导轨凹槽12的下方，且所述凸台22的顶面与所述导轨凹槽12的底面留有间隙，使得所述凸台22与所述导轨凹槽12形成导轨滑槽，从而可以带动所述上座板2、所述下座板3、所述第一级金属阻尼板4和所述金属阻尼组件5一起沿纵桥向滑动，使得所述桥梁在纵桥向自由活动适应温度等变形，施工方便、技术经济性显著。
43.为了延长所述单向多级桥梁减震金属阻尼器100的使用时间，进一步地，请参阅图3，在本实施例中，所述凸台22的两侧均设有耐磨条23，所述耐磨条23可采用低摩擦系数的金属板、或高分子材料非金属板，当所述导轨滑板1和所述下座板3之间产生相对位移时，所述第一级金属阻尼板4进入塑性变形，此时所述凸台22的一侧就会与所述凹槽相对的一侧相接触，并产生摩擦，设置了耐磨条23后，增强了所述凸台22的耐磨性能，从而延长使用时间。
44.于本实施例中，进一步地，请参阅图3，为了使得所述上座板2和所述导轨滑板1之间产生相对滑动，所述上座板2的顶面和所述导轨滑板1的底面设摩擦副，以适应纵桥向温度等变形滑动。
45.为了解决所述导轨滑板1与所述上座板2之间在相对滑动的过程中，产生摩擦而磨损的问题，于本实施例中，请参阅图3，所述导轨滑板1的底面设有不锈钢板11；所述上座板2的顶面设有耐磨板24，所述耐磨板24可采用低摩擦系数的金属板、或高分子材料非金属板，所述不锈钢板11与所述耐磨板24形成滑动面。
46.于本实施例中，请参阅图8，所述单向多级桥梁减震金属阻尼器100包括多个所述第一级金属阻尼板4和多个所述金属阻尼组件5，多个所述第一级金属阻尼板4和多个所述金属阻尼组件5间隔设置于所述上座板2和所述下座板3之间，所述金属阻尼组件5由所述连接块52和所述第二级金属阻尼板组成，所述第二级金属阻尼板51之间平行间隔布置。通过布置多组金属阻尼板4及多组金属阻尼组件5，从而实现三级及以上的减震功能，满足不同的抗震要求。对过去应对能力单一的金属阻尼器进行改进，达到多级刚度协同抗震的目的，不仅可有效避免或减小震后的修复工作，并能显著降低大震作用下的结构损伤，同时能够有效的抑制地震反应。
47.可以理解的是，针对不同的桥梁、桥墩可选用相同刚度或不同刚度的金属阻尼板，
采用多级刚度和多级间隙设计，分级屈服，最大化的发挥结构的效能。请参照图6中，k
eff,1
为第一阶段的等效刚度，k
eff,2
为第二阶段的等效刚度，根据具体案例不同也可设置其他多阶段刚度，刚度根据位移来进行调整。典型的应用案例为边墩位移大进入第二阶段，刚度已变为k
eff,2
，辅助墩位移小仍然是k
eff,1
。
48.结合以上实施例及图7所示的阻尼器力-位移滞回曲线图所示分级耗能效果可以看出，本发明的单向多级桥梁减震金属阻尼器，通过在阻尼器内部设置两组以上不同约束条件的金属阻尼元件，通过多级金属阻尼元件分阶段进入屈服来进行耗能，能够满足多级消能减震的目的，可广泛应用于各类抗震建筑结构领域。
49.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：

1.一种单向多级桥梁减震金属阻尼器，其特征在于，包括横桥向金属阻尼器减震装置和纵桥向活动装置，所述横桥向金属阻尼器减震装置包括上座板、下座板、金属阻尼元件，所述金属阻尼元件包括两组以上不同约束条件的金属阻尼元件。2.如权利要求1所述的单向多级桥梁减震金属阻尼器，其特征在于，所述金属阻尼元件包括第一级金属阻尼板和金属阻尼组件，所述第一级金属阻尼板位于金属阻尼组件两侧，第一级金属阻尼板的上、下端和上座板的限位挡块、下座板固定连接，形成第一级金属阻尼板、上座板、下座板组成的刚构约束体系。3.如权利要求2所述的单向多级桥梁减震金属阻尼器，其特征在于，金属阻尼组件包括连接块和多组第二级金属阻尼板，第二级金属阻尼板的下端与下座板固定连接，上端与连接块固定连接，第二级金属阻尼板、下座板、连接块组成刚构约束体系，上座板底面和限位挡块形成上座板凹槽，连接块与限位挡块之间存在间隙，连接块在上座板凹槽内可以自由滑动。4.如权利要求3所述的单向多级桥梁减震金属阻尼器，其特征在于，所述第一级金属阻尼板和多组所述第二级金属阻尼板之间相互平行设置。5.如权利要求3所述的单向多级桥梁减震金属阻尼器，其特征在于，所述第一级金属阻尼板和第二级金属阻尼板的截面均相同，所述截面为k型，x型或o型。6.如权利要求1所述的单向多级桥梁减震金属阻尼器，其特征在于，上座板顶面布置纵桥向活动装置，包括上座板顶面凸台和导轨滑板。7.如权利要求6所述的单向多级桥梁减震金属阻尼器，其特征在于，所述导轨滑板的底部中间沿纵桥向设有导轨凹槽；所述上座板的顶部中间沿纵桥向设有与所述导轨凹槽相适配的凸台。8.如权利要求7所述的单向多级桥梁减震金属阻尼器，其特征在于，所述凸台的两侧均设有耐磨条。9.如权利要求6所述的单向多级桥梁减震金属阻尼器，其特征在于，所述上座板的顶面和所述导轨滑板的底面设摩擦副。10.如权利要求6所述的单向多级桥梁减震金属阻尼器，其特征在于，所述导轨滑板的底面设有不锈钢板；所述上座板的顶面设有耐磨板，所述不锈钢板与所述耐磨板形成滑动面。

技术总结

本实用新型公开一种单向多级桥梁减震金属阻尼器，包括横桥向金属阻尼器减震装置和纵桥向活动装置，所述横桥向金属阻尼器减震装置包括上座板、下座板、金属阻尼元件，所述金属阻尼元件包括第一级金属阻尼板和金属阻尼组件，所述第一级金属阻尼板位于金属阻尼组件两侧，第一级金属阻尼板、上座板、下座板形成刚构约束体系；金属阻尼组件包括连接块和多组第二级金属阻尼板，第二级金属阻尼板、下座板、连接块组成刚构约束体系，上座板底面和限位挡块形成上座板凹槽，连接块在上座板凹槽内自由滑动；上座板顶面布置纵桥向活动装置，包括上座板顶面凸台和导轨滑板，通过以上装置，可以实现金属阻尼元件多级屈服耗能，提高桥梁抗震性能。提高桥梁抗震性能。提高桥梁抗震性能。