一种分布式液位平衡型竖向阻尼器的制作方法

本实用新型涉及土木结构振动控制技术领域，具体地说是一种分布式液位平衡型竖向阻尼器。

背景技术：

大跨度钢结构悬索桥的高阶竖弯模态阻尼一般较低，同时模态分布较为密集，在特定的风环境下，对于钝体断面，较容易发生涡振，一般选用涡振较小的流线型(无涡振)主梁断面，或采用相关的气动措施(如导流板、中央稳定板、抑流板等)来避免桥梁涡振的发生。

但桥梁的涡振受来流风速、风攻角、风偏角及湍流度等各种因素的影响，在一些特定条件下，涡振仍然无法避免，而对于大跨度桥梁，可能会发生多阶涡振，因此，除了断面优化及气动措施外，还需要为桥梁安全多加一道屏障——阻尼器。

传统的阻尼器主要针对桥梁的水平方向运动及低阶模态设置，对高阶模态阻尼的贡献较低，而采用分布式的调质阻尼器存在安装复杂、对结构频率敏感、维护成本较高等缺点。

近年来随着对结构抗震减灾的不断深入研究，新型的阻尼器逐渐吸引了人们的关注，调谐液柱阻尼器(tlcd)因其颇为显著的阻尼效果也逐渐被重视，通过调整自振频率，通过类似u型管内液体的运动，tlcd系统可以产生阻尼力，减弱建筑主体的动力响应；在质量相同的情况下，一个tlcd系统可以在减震方面取得与tmd系统相似的表现。通过调整节流孔，系统中的液体可以有效的适应建筑结构的各级振动，因此该系统既可以作为被动式阻尼器，也可以作为半主动式阻尼器。tlcd系统也具有配置和空间的灵活性，以及时有变化的动态特性，在主要结构施工完毕后，其参数可以很容易地调整，但对于大跨度桥梁这种阵型较为复杂的桥梁，其应用受到诸多限制。

因此，如何提供一种分布式液位平衡型竖向阻尼器，以解决现有技术所存在的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种分布式液位平衡型竖向阻尼器，以实现构造形式简单、价格低廉、耗能能力好、调频能力强、维护方便。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。

一种分布式液位平衡型竖向阻尼器，包括至少两个第一水箱、至少一个第二水箱、用于连通相邻第一水箱和第二水箱的液位平衡连通管；

所述第一水箱顶部设有调压孔，所述第一水箱内设置有至少一个挡板，所述挡板通过固定组件固定在第一水箱上；

所述第二水箱顶部设置有密闭空气室。

优选地，所述第一水箱一侧设置有与所述挡板相对应的开槽，所述挡板穿过所述开槽插入所述第一水箱内。

优选地，所述固定组件包括固定板、密封圈，所述密封圈设置在所述开槽的四周，且环绕所述挡板，防止第一水箱内的液态介质流出。

优选地，所述第一水箱正对所述开槽的一侧设置有定位板，所述定位板用于定位支撑所述挡板。

优选地，所述挡板上设置有等间距分布的通孔。

优选地，所述挡板为格栅结构。

优选地，所述挡板上固定有纱网。

优选地，所述第一水箱、第二水箱内液态介质的密度大于1000kg/m³。

优选地，所述第一水箱的的数量为4个，所述第二水箱的数量为2个，每两个第一水箱分别设置在第二水箱的两侧。

优选地，所述第一水箱内设置有2个挡板，2个挡板上下布置。

本实用新型所获得的有益技术效果：

1)本实用新型解决了传统阻尼器存在的安装复杂、对结构频率敏感、维护成本较高，以及新型阻尼器的应用受到限制等问题，本实用新型构造形式简单、价格低廉、容易安装、耗能能力好、自动激活性能好、调频能力强，具有重大的工程意义；

2)本实用新型通过调节水箱内挡板长度，实现调节调谐液体阻尼器的阻尼比，达到设计的最优阻尼比，实现振动控制的最佳效果，同时具有较宽的阻尼比调节范围；

3)本实用新型能够根据结构实际振动情况及频率，调节阻尼器的布置及空气弹簧高度，适应不同模态的竖向振动，且频率调节范围较宽；

4)本实用新型能够根据桥梁结构自身振动模态及阻尼特性进行阻尼器的分布式设计，对桥梁多阶竖弯振动模态，均可提供阻尼，对桥梁结构的竖向振动进行有效控制，提高桥梁的舒适度和安全度。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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获得其他的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本公开一种实施例中分布式液位平衡型竖向阻尼器的结构示意图；

图2是本公开一种实施例中分布式液位平衡型竖向阻尼器的俯视图；

图3是附图1中a-a面的剖视图；

图4是附图3中b处的放大图；

图5是本公开一种实施例中挡板的结构示意图；

图6是本公开另一种实施例中挡板的结构示意图；

图7是本公开另一种实施例中分布式液位平衡型竖向阻尼器的结构示意图。

在以上附图中：10、第一水箱；101、开槽；102、定位板；20、第二水箱；30、液位平衡连通管；40、挡板；401、通孔；50、固定组件；501、固定板；502、密封圈；60、调压孔；70、密闭空气室；80、液态介质。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。

应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

本文中术语“至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和b的至少一种，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

实施例1

如附图1所示，一种分布式液位平衡型竖向阻尼器，包括至少两个第一水箱10、至少一个第二水箱20、用于连通相邻第一水箱10和第二水箱20的液位平衡连通管30。

所述第一水箱10和第二水箱20为长方体结构。

可替代的，所述第一水箱10和第二水箱20为圆柱体结构。

所述第一水箱10顶部设有调压孔60，所述调压孔60用来调节水箱内的压力来调节液位差h0。

所述第一水箱10内设置有一个挡板40，所述挡板40通过固定组件50固定在第一水箱10上。

如附图2所示，所述第一水箱10的的数量为4个，所述第二水箱20的数量为2个，每两个第一水箱10分别设置在第二水箱20的两侧，相邻水箱之间通过液位平衡连通管30连接，实现水箱内液态介质80的连通。

如附图3所示，所述第二水箱20顶部设置有密闭空气室70，所述密闭空气室70实现空气弹簧的作用，通过密闭空气室70内空气高度ha的变化调节分布式阻尼器的自振频率，密闭空气室70中的空气弹簧的虚拟高度是影响阻尼器固有频率的主要参数。

所述第一水箱10、第二水箱20内的液态介质80密度大于1000kg/m³。

优选地，所述液态介质80为蒙脱石ρ＝2300kg/m³。

如附图4所示，所述第一水箱10一侧设置有与所述挡板40相对应的开槽101，所述挡板40穿过所述开槽101插入所述第一水箱10内。

所述固定组件50包括固定板501、密封圈502，所述密封圈502设置在所述开槽101的四周，且环绕所述挡板40，防止第一水箱10内的液态介质80流出。

所述固定板501设置在所述第一水箱10的外侧，且固定在第一水箱10上，所述挡板40和固定板501上均设置有定位孔，所述挡板40通过螺栓螺母固定在所述固定板501上。

可替代的，所述挡板40通过螺钉固定在所述固定板501上。

所述第一水箱10正对所述开槽101的一侧设置有定位板102，所述定位板102用于定位支撑所述挡板40。

在一个实施例中，所述挡板40以可拆卸的方式固定在所述第一水箱10内，以便于根据不同的需求，采用不同特征的挡板40。

在一个实施例中，所述挡板40伸入第一水箱10内的长度可调，实现调节调谐液体阻尼器的阻尼比，达到设计的最优阻尼比，实现振动控制的最佳效果，同时具有较宽的阻尼比调节范围。

如附图5所示，所述挡板40上设置有等间距分布一定数量的通孔401。

在一个实施例中，如附图6所示，所述挡板40为格栅结构。

在一个实施例中，所述挡板40为格栅结构，且所述挡板40上固定有纱网。

在另一个实施例中，如附图7所示，所述第一水箱10内设置有2个挡板40，2个挡板40上下布置。

上述分布式液位平衡型竖向阻尼器的工作原理：按照非静态的伯努利方程，根据桥梁结构竖向振动主要频率设计分布式阻尼器的频率：

式中，h0表示标准大气压力p0下对应的液位高度，对于水h0≈10m；

n表示被线性化使用的多变的气体压缩的指数，取值在1.1～1.4之间；

l为流线的总长度；

ha＝v/a是在密闭空气室70中的空气弹簧的虚拟高度。

分布式阻尼器的第二主要设计参数阻尼，主要通过固定组件50来调节挡板40在水箱内的长度来控制阻尼。当挡板40调节时，绕流过挡板40的液体流速发生变化，阻力系数和惯性力系数也会改变，则挡板40所受液体作用力也发生变化，产生不同效果的阻尼，同时影响液体的振动效果。

上述分布式液位平衡型竖向阻尼器通过调节水箱内挡板40长度，实现调节调谐液体阻尼器的阻尼比，达到设计的最优阻尼比，实现振动控制的最佳效果，同时具有较宽的阻尼比调节范围；能够根据结构实际振动情况及频率，调节阻尼器的布置及空气弹簧高度，适应不同模态的竖向振动，且频率调节范围较宽；能够根据桥梁结构自身振动模态及阻尼特性进行阻尼器的分布式设计，对桥梁多阶竖弯振动模态，均可提供阻尼，对桥梁结构的竖向振动进行有效控制，提高桥梁的舒适度和安全度。

上述分布式液位平衡型竖向阻尼器解决了传统阻尼器存在的安装复杂、对结构频率敏感、维护成本较高，以及新型阻尼器的应用受到限制等问题，本实用新型构造形式简单、价格低廉、容易安装、耗能能力好、自动激活性能好、调频能力强，具有重大的工程意义。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，其并非因此限制本实用新型的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，通过常规的替代或者能够实现相同的功能在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和参数变更均落入本实用新型的保护范围内。

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