基础设施大承载多方向隔减振装置及其防灾方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基础设施大承载多方向隔减振装置及其防灾方法，装置包括上端盖、底座、竖向减振部和水平向减震部等部分。在竖向荷载作用下，装置上端盖的压筒挤压竖向减振部的碟形弹簧，压轴挤压竖向减振部的耗能减振块，碟形弹簧和耗能减振块共同对竖直方向的振动进行隔离和消耗。底座设限位台确保主体结构的竖向位移在允许范围内。在水平向地震作用下，水平向减震部的粘弹性减振材料通过压缩变形发挥耗能减振作用。在扭转或偏心作用下，斜向传力单元通过其空间布置确保装置不发生侧翻、倾覆。本发明专利技术具有大承载、高阻尼、多方向隔减振的特点，耗能减振块的使用为装置提供了良好的能量耗散能力。

【技术实现步骤摘要】
基础设施大承载多方向隔减振装置及其防灾方法
本专利技术属于轨道交通、核电站等基础设施防灾减振
，具体涉及基础设施大承载多方向隔减振装置及其防灾方法。
技术介绍
轨道交通、核电站等重要基础设施在运营期间承受较大的动力荷载，其中包括由列车、发电机组等设备引起的竖向动力荷载和由地震作用引起的水平向激励。高速铁路和城市轨道交通一般采用板式轨道结构，列车运行时，轨道不平顺等轮轨激扰作用引起轨道和列车振动，影响列车运行的安全性和舒适性，此外，振动能量与噪声沿轨道结构向下传递，引发铁路桥梁、隧道、地下结构及近邻建筑物的二次振动和噪声。核电站的发电机组等重型设备在运行过程中激励核电站结构产生振动，影响核电站结构正常使用。地震作用是工程中频发的自然灾害之一，会引起结构的剧烈震动、破坏和倒塌。多方向有害振动威胁结构的使用性能和安全性，甚至会引起人员伤亡、核泄漏等灾难性事故。隔减振装置是控制结构振动的一种有效措施，因其构造简单、强鲁棒性和高稳定性的优点被广泛应用。目前常用的轨道结构隔减振措施主要有钢轨减振扣件、橡胶垫层和钢弹簧隔振器，都以竖向隔振为主要目的。减振扣件提供的参振质量有限，隔振效果较低。橡胶垫层的阻尼性能受温度影响大，长期在野外工作时易老化且耐腐蚀性差，无法达到与金属材料相同的使用寿命和隔振效果。钢弹簧隔振器造价较高，广泛用于博物馆、精密仪器实验室、医院等需要较高减振降噪要求的特殊地段，但钢弹簧隔振器的阻尼比较小，耗能能力差，易导致轨道垂向位移过大，对列车运行安全性影响大。目前常用的核电站隔减振措施主要有铅芯橡胶支座、螺旋钢弹簧隔振支座或二者的组合体。铅芯橡胶支座能够较好地消耗水平向地震作用，但竖向刚度较大，竖向减振能力弱。螺旋钢弹簧隔振支座能够将重型设备隔离，在一定程度上阻止振动传向主体结构，但其阻尼比较小，耗能能力差，刚度较低，承载能力较弱。粘弹性材料的阻尼比通常较大，通过剪切或压缩变形将振动能量以热能的形式耗散，具有优越的减振能力，尤其在拉压变形模式下具有较长的使用寿命。金属材料通常具有耐高低温、长使用寿命和隔振能力，由金属材料制成的碟形弹簧具有优越的承载能力。因此，针对轨道结构、桥梁结构及核电站等承受较大动力荷载的工程结构，专利技术一种充分利用粘弹性材料拉压耗能和金属材料稳定性的基础设施大承载多方向隔减振装置，极具工程应用前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基础设施大承载多方向隔减振装置，该装置承载能力强，阻尼大，减振耗能性能好，能够同时在水平方向、竖直方向及扭转方向起到减振作用，能够保证主体结构的各向位移均在允许范围内。此外，该装置中各部件拆卸方便，便于维护和更换。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术手段为：基础设施大承载多方向隔减振装置，包括上、下对置的底座和上端盖，所述上端盖包括：顶板；压筒，竖向连接在所述顶板下表面。所述底座包括：底板；导筒，位于底板上表面中心，且嵌套在所述压筒内部，所述导筒外壁与压筒内壁之间留有一定距离，为装置水平变形提供一定空间；导筒端板，位于所述导筒顶面，且中间预留孔道。竖向减振部，用于装置的竖向减振和承载，包括：压轴，其具有竖向连接杆和横向压板，其中，所述竖向连接杆的上端与所述顶板的下表面固定连接，下端向下延伸至所述导筒内腔与所述横向压板连接；耗能减振块，位于导筒内腔，并被所述压轴挤压；限位台，位于导筒内腔底部，围绕所述耗能减振块设置，对耗能减振块的压缩高程进行限位；弹性支撑单元，竖向套接在所述导筒的筒壁上并被所述压筒挤压。水平向减震部，包括多个，安装在底板上表面且围绕所述导筒轴线均匀对称设置，用于耗散水平方向的振动能量。所述耗能减振块为高耗散耗能减振块，成对设置在所述压轴的横向压板上下位置，包括位于横向压板下部的第一耗能减振块和位于横向压板上部的第二耗能减振块；第二耗能减振块顶面与所述导筒端板底面接触，并在中心设孔供所述压轴穿过，底面与所述压轴的横向压板顶面接触；第一耗能减振块顶面与所述压轴的横向压板底面接触，底面与所述底板接触；所述限位台内壁与所述耗能减振块外壁之间留有一定距离，所述限位台顶面与所述压轴的横向压板底面留有距离a，为耗能减振块提供变形空间；所述弹性支撑单元为碟形弹簧；所述水平向减震部包括：滑轨，包括四个，设置在底板上表面且围绕所述导筒轴线均匀对称设置，每个滑轨上滑动设置有一个支撑底座；每个支撑底座上连接一个水平向减震单元，每个水平向减震单元包括：第一球铰，设置在所述支撑底座上，第一球铰的左、右两端分别通过压杆与两个水平向布置的筒形减震单元连接，两个筒形减震单元的另一端与固定在底板上的固定端板连接；第二球铰，设置在所述顶板的下表面，第二球铰通过传力单元与所述第一球铰连接。所述传力单元为刚性压杆。所述传力单元为筒形减震单元。还包括螺旋钢弹簧，所述螺旋钢弹簧套接在所述筒形减震单元的外部，一端与所述支撑底座外壁连接，另一端与所述固定端板连接。所述筒形减震单元包括：套筒；压板，设置在所述套筒内部，并且可以与所述套筒内壁之间相对滑动；粘弹性减振材料，设置在所述套筒内且位于所述压板的一侧，供所述压板压缩。所述滑轨的端部设有对所述支撑底座进行限位用的限位部。所述水平向减震部包括：固定端板，固定在所述底板的上表面；筒形减震单元，呈水平向布置，包括：套筒，套筒的一端与所述固定端板连接；压板，设置在所述套筒内部，并且可以与所述套筒内壁之间相对滑动；粘弹性减振材料，设置在所述套筒内且位于所述压板的两侧，供所述压板压缩；压杆，一端与所述压板连接，另一端伸出所述套筒与一连接臂一端连接，连接臂另一端与设置在顶板上的滑槽栓接。一种基于所述基础设施大承载多方向隔减振装置的防灾方法，上端盖用以支撑主体结构，底座固定在支撑结构上，安装时先对装置进行预压缩，装置在竖向分阶段受力过程明确，具有分段刚度和阻尼特征，弹性支撑单元直接承受大部分荷载，为装置提供大承载能力；无动荷载作用时，在结构静载作用下，受压的弹性支撑单元恢复部分变形，同时压轴上升，第二耗能减振块受压；第二球铰随上端盖移动，通过传力单元带动第一球铰在所述支撑底座上绕水平轴转动，为装置提供竖向变形空间；弹性支撑单元仍处于压缩状态，为隔减振装置提供预压量，提高装置隔减振性能；当竖向动载作用时，所述压筒挤压弹性支撑单元，压轴往复交替挤压第二耗能减振块和第一耗能减振块，弹性支撑单元和耗能减振块共同对竖向振动进行隔离和减弱，提高装置的耗能能力；当竖向动载过大时，上端盖的竖向位移增大，直到压轴将第一耗能减振块完全压进限位台，限位台阻止压轴的位移继续增大，使主体结构的竖向位移始终在允许范围内；当所述装置受到某一水平方向地震作用时，上端盖通过第二球铰带动传力单元产生水平向位移，传力单元通过第一球铰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基础设施大承载多方向隔减振装置，包括上、下对置的底座和上端盖，其特征在于：所述上端盖包括：/n顶板；/n压筒，竖向连接在所述顶板下表面；/n所述底座包括：/n底板；/n导筒，位于底板上表面中心，且嵌套在所述压筒内部，所述导筒外壁与压筒内壁之间留有一定距离，为装置水平变形提供一定空间；/n导筒端板，位于所述导筒顶面，且中间预留孔道；/n竖向减振部，用于装置的竖向减振和承载，包括：/n压轴，其具有竖向连接杆和横向压板，其中，所述竖向连接杆的上端与所述顶板的下表面固定连接，下端向下延伸至所述导筒内腔与所述横向压板连接；/n耗能减振块，位于导筒内腔，并被所述压轴挤压；/n限位台，位于导筒内腔底部，围绕所述耗能减振块设置，对耗能减振块的压缩高程进行限位；/n弹性支撑单元，竖向套接在所述导筒的筒壁上并被所述压筒挤压；/n水平向减震部，包括多个，安装在底板上表面且围绕所述导筒轴线均匀对称设置，用于耗散水平方向的振动能量。/n

【技术特征摘要】
1.基础设施大承载多方向隔减振装置，包括上、下对置的底座和上端盖，其特征在于：所述上端盖包括：
顶板；
压筒，竖向连接在所述顶板下表面；
所述底座包括：
底板；
导筒，位于底板上表面中心，且嵌套在所述压筒内部，所述导筒外壁与压筒内壁之间留有一定距离，为装置水平变形提供一定空间；
导筒端板，位于所述导筒顶面，且中间预留孔道；
竖向减振部，用于装置的竖向减振和承载，包括：
压轴，其具有竖向连接杆和横向压板，其中，所述竖向连接杆的上端与所述顶板的下表面固定连接，下端向下延伸至所述导筒内腔与所述横向压板连接；
耗能减振块，位于导筒内腔，并被所述压轴挤压；
限位台，位于导筒内腔底部，围绕所述耗能减振块设置，对耗能减振块的压缩高程进行限位；
弹性支撑单元，竖向套接在所述导筒的筒壁上并被所述压筒挤压；
水平向减震部，包括多个，安装在底板上表面且围绕所述导筒轴线均匀对称设置，用于耗散水平方向的振动能量。


2.根据权利要求1所述的基础设施大承载多方向隔减振装置，其特征在于，
所述耗能减振块为高耗散粘弹性减振块，成对设置在所述压轴的横向压板上下位置，包括位于横向压板下部的第一耗能减振块和位于横向压板上部的第二耗能减振块；第二耗能减振块顶面与所述导筒端板底面接触，并在中心设孔供所述压轴穿过，底面与所述压轴的横向压板顶面接触；第一耗能减振块顶面与所述压轴的横向压板底面接触，底面与所述底板接触；
所述限位台内壁与所述耗能减振块外壁之间留有一定距离，所述限位台顶面与所述压轴的横向压板底面留有距离a，为耗能减振块提供变形空间；
所述弹性支撑单元为碟形弹簧；
所述水平向减震部包括：
滑轨，包括四个，设置在底板上表面且围绕所述导筒轴线均匀对称设置，每个滑轨上滑动设置有一对支撑底座；
每对支撑底座上连接有一个水平向减震单元，每个水平向减震单元包括：
第一球铰，设置在所述支撑底座上，第一球铰的左、右两端分别通过压杆与两个水平向布置的筒形减震单元连接，两个筒形减震单元的另一端与固定在底板上的固定端板连接；
第二球铰，设置在所述顶板的下表面，第二球铰通过传力单元与所述第一球铰连接。


3.根据权利要求2所述的基础设施大承载多方向隔减振装置，其特征在于，所述传力单元为刚性压杆。


4.根据权利要求2所述的基础设施大承载多方向隔减振装置，其特征在于，所述传力单元为筒形减震单元。


5.根据权利要求2所述的基础设施大承载多方向隔减振装置，其特征在于，还包括螺旋钢弹簧，所述螺旋钢弹簧套接在所述筒形减震单元的外部，一端与所述支撑底座外壁连接，另一端与所述固定端板连接。


6.根据权利要求2所述的基础设施大承载多方向隔减振装置，其特征在于，所述筒形减震单元包括：
套筒；
压板，设置在所述套筒内部，并且可以与所述套筒内壁之间相对滑动；
粘弹性减振材料，设置在所述套筒内且位于所述压板的一侧，供所述压板压缩。


7.根据权利要求2所述的基础设施大承载多方向隔减振装置，其特征在于，所述滑轨的端部设有对所述支撑底座进行限位用的限位部。


8.根据权利要求1所述的基础设施大承载多方向隔减振装置，其特征在于，所述水平向减震部包括：
固定端板，固定在所述底板的上表面；
筒形减震单元，呈水平向布置，包括：
套筒，套筒的一端与所述固...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐赵东，崔可萌，黄兴淮，杜彦良，吉伯海，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32