本發(fā)明屬于土木工程、振動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為結(jié)合健康監(jiān)測(cè)的半主動(dòng)支撐式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。

背景技術(shù)：

在當(dāng)今社會(huì)，調(diào)諧質(zhì)量阻尼器因?yàn)橛袑?duì)原建筑結(jié)構(gòu)改動(dòng)小、施工方便、減振控制效果顯著等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛關(guān)注，并在國(guó)內(nèi)外的建筑結(jié)構(gòu)中都有應(yīng)用。但傳統(tǒng)的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器具有對(duì)頻率的調(diào)諧敏感性的缺點(diǎn)，不僅建筑結(jié)構(gòu)的自身?yè)p傷等會(huì)影響調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的減振效果，某些時(shí)候其自身的特性，如粘滯阻尼器的退化、彈簧的銹蝕或當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的某一構(gòu)件作為調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的質(zhì)量時(shí)質(zhì)量的變化也會(huì)影響其控制效果。而且，設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)構(gòu)的自振頻率估計(jì)值與其實(shí)際自振頻率存在差異因此，如何實(shí)現(xiàn)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的自適應(yīng)控制，使其能實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)自身頻率與結(jié)構(gòu)的頻率相近，以達(dá)到良好的減振效果，就成為了一個(gè)新的很有意義的研究方向。

傳統(tǒng)的支撐式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器和其控制的主結(jié)構(gòu)的振動(dòng)狀況是無(wú)法實(shí)時(shí)獲得的，這不但無(wú)法確切了解阻尼器和主結(jié)構(gòu)的力學(xué)狀況，又不利于進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)加固、養(yǎng)護(hù)等。而健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能實(shí)時(shí)獲得所需的振動(dòng)信號(hào)，并傳輸至遠(yuǎn)程客戶端中做進(jìn)一步的分析處理，進(jìn)行安全預(yù)警，指導(dǎo)結(jié)構(gòu)的加固養(yǎng)護(hù)。因此，將健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用在支撐式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器中是很有價(jià)值的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供結(jié)合健康監(jiān)測(cè)的半主動(dòng)支撐式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)，能夠調(diào)節(jié)自身豎向頻率與主結(jié)構(gòu)的頻率相同，以滿足調(diào)諧被控結(jié)構(gòu)頻率的要求，從而達(dá)到良好的減振效果；并結(jié)合健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)傳輸阻尼器和主結(jié)構(gòu)的振動(dòng)狀況，為結(jié)構(gòu)的安全預(yù)警和加固養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

結(jié)合健康監(jiān)測(cè)的半主動(dòng)支撐式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，其特征在于由可變質(zhì)量塊1、固定質(zhì)量塊2、彈簧3、阻尼棒4、槽道5、供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10、硅油11、固定螺母12、硅油槽14、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)6及伺服控制系統(tǒng)13組成，其中：

所述彈簧3的底端與供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10的頂部相連接，所述彈簧3的頂端與固定質(zhì)量塊2的底部相連接，所述可變質(zhì)量塊1固定于固定質(zhì)量塊2的頂部，所述可變質(zhì)量塊1和固定質(zhì)量塊2的中心均開有槽道5；

所述硅油槽14位于所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10的頂面中心處，所述阻尼棒4依次穿過(guò)可變質(zhì)量塊1上的槽道、固定質(zhì)量塊2上的槽道和彈簧３，插入硅油槽14內(nèi)，其上端用固定螺母12固定于可變質(zhì)量塊1的頂部；當(dāng)所述可變質(zhì)量塊1與固定質(zhì)量塊2發(fā)生豎向振動(dòng)時(shí)，阻尼棒4與放置于硅油槽14內(nèi)的硅油發(fā)生摩擦，通過(guò)摩擦生熱消耗振動(dòng)能量；

所述可變質(zhì)量塊1和供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10均為可存放液體或固體的容器，所述可變質(zhì)量塊1和供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10的質(zhì)量由放入容器內(nèi)的液體或固體提供；供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10放置于主結(jié)構(gòu)15的上方；

所述健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)6包括數(shù)據(jù)采集儀和遠(yuǎn)程客戶端；

所述伺服控制系統(tǒng)13包括加速度傳感器i8、加速度傳感器ii9、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7和工控機(jī)，所述加速度傳感器i8放置于所述可變質(zhì)量塊1的頂部，加速度傳感器ii9放置于主結(jié)構(gòu)15表面，加速度傳感器i8和加速度傳感器ii9分別連接健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)６上的數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀用于接受并處理加速度傳感器i8和加速度傳感器ii9的信號(hào)，數(shù)據(jù)采集儀連接工控機(jī)，可變質(zhì)量塊1連接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7連接工控機(jī)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7用于改變所述可變質(zhì)量塊1的質(zhì)量。

本發(fā)明中，所述容器內(nèi)的液體可為水或汞等中任一種，所述容器內(nèi)的固體可為細(xì)砂或砂石等中一種或兩種。

本發(fā)明中，所述工控機(jī)連接遠(yuǎn)程客戶端，所述工控機(jī)既能夠分析處理加速度傳感器i8和加速度傳感器ii9信號(hào)，一次性精確計(jì)算所需調(diào)節(jié)的質(zhì)量，控制所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7一次性完成所述可變質(zhì)量塊1的質(zhì)量調(diào)節(jié)；又能夠?qū)⒓铀俣葌鞲衅鱥8和加速度傳感器ii9的信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸至遠(yuǎn)程客戶端。

本發(fā)明中，所述可變質(zhì)量塊與固定質(zhì)量塊發(fā)生豎向振動(dòng)時(shí)，阻尼棒與放置于硅油槽內(nèi)的硅油發(fā)生摩擦，通過(guò)摩擦生熱消耗振動(dòng)能量。

本發(fā)明中，可通過(guò)調(diào)節(jié)阻尼棒與硅油槽內(nèi)的硅油之間的接觸長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)黏滯阻尼。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可為水泵、電磁閥或砂石泵等中任一種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益技術(shù)效果：

本發(fā)明的結(jié)合健康監(jiān)測(cè)的半主動(dòng)支撐式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，可變質(zhì)量塊的質(zhì)量可通過(guò)伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，能夠精確調(diào)節(jié)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器豎向頻率與主結(jié)構(gòu)頻率相同；并利用健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲得所需的振動(dòng)信號(hào)，傳輸至遠(yuǎn)程客戶端中做進(jìn)一步的分析處理，進(jìn)行安全預(yù)警，指導(dǎo)結(jié)構(gòu)的加固養(yǎng)護(hù)，有利于提高結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)合健康監(jiān)測(cè)的半主動(dòng)支撐式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器主視圖；

圖2是本發(fā)明的結(jié)合健康監(jiān)測(cè)的半主動(dòng)支撐式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器俯視圖；

圖3是圖2的a-a剖面圖；

圖中標(biāo)號(hào)：1-可變質(zhì)量塊，2-固定質(zhì)量塊，3-彈簧，4-阻尼棒，5-槽道，6-健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，7-驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，8-加速度傳感器i，9-加速度傳感器ii，10-供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置，11-硅油，12-固定螺母，13-伺服控制系統(tǒng)，14-硅油槽，15-主結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例１：如圖1至圖3所示，本發(fā)明的結(jié)合健康監(jiān)測(cè)的半主動(dòng)支撐式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器由可變質(zhì)量塊1、固定質(zhì)量塊2、彈簧3、阻尼棒4、槽道5、供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10、硅油11、固定螺母12、硅油槽14、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)6及伺服控制系統(tǒng)13組成，其中：

所述彈簧3的底端與供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10的頂部相連接，所述彈簧3的頂端與固定質(zhì)量塊2的底部相連接，所述可變質(zhì)量塊1固定設(shè)置于固定質(zhì)量塊2的頂部，所述可變質(zhì)量塊1和固定質(zhì)量塊2的中心均開有槽道5；

所述硅油槽14位于所述供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10的頂面中心處，所述阻尼棒4的上端用固定螺母12固定于可變質(zhì)量塊1的頂部，穿過(guò)槽道5后，下端插入所述硅油槽14內(nèi)；

所述可變質(zhì)量塊1和供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10的主體為可存放液體或固體的容器，所述可變質(zhì)量塊1和供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10所需的質(zhì)量由放入容器內(nèi)的液體或固體提供。

所述伺服控制系統(tǒng)13包括放置于所述可變質(zhì)量塊1的頂部的加速度傳感器i8，放置于主結(jié)構(gòu)15表面的加速度傳感器ii9，接受并處理所述加速度傳感器i8和加速度傳感器ii9信號(hào)的工控機(jī)和用于改變所述可變質(zhì)量塊1的質(zhì)量的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7。

所述健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)6包括加速度傳感器i8、加速度傳感器ii9、數(shù)據(jù)采集儀、工控機(jī)和遠(yuǎn)程客戶端。

所述加速度傳感器i8、加速度傳感器ii9和工控機(jī)即屬于健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)6，又屬于伺服控制系統(tǒng)13。

所述工控機(jī)既能夠分析處理加速度傳感器i8和加速度傳感器ii9信號(hào)，一次性精確計(jì)算所需調(diào)節(jié)的質(zhì)量，控制所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7一次性完成所述可變質(zhì)量塊1的質(zhì)量調(diào)節(jié)；又能夠?qū)⒓铀俣葌鞲衅鱥8和加速度傳感器ii9的信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸至遠(yuǎn)程客戶端。

進(jìn)一步地，所述液體可為水、汞等，固體可為細(xì)砂、砂石等。

進(jìn)一步地，可通過(guò)調(diào)節(jié)阻尼棒4與硅油11之間的接觸長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)黏滯阻尼。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7可為水泵、電磁閥、砂石泵等。

結(jié)合上述的結(jié)合健康監(jiān)測(cè)的半主動(dòng)支撐式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的具體結(jié)構(gòu)和附圖，本發(fā)明的使用方法如下：

1、安裝本發(fā)明的結(jié)合健康監(jiān)測(cè)的半主動(dòng)支撐式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器時(shí)，往可變質(zhì)量塊1和供調(diào)節(jié)質(zhì)量裝置10中加入適量液體或固體。啟動(dòng)伺服控制系統(tǒng)13，所述工控機(jī)接受并處理所述加速度傳感器i8和加速度傳感器ii9信號(hào)后，可一次性精確計(jì)算所需調(diào)節(jié)的質(zhì)量，并控制所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7一次性完成所述可變質(zhì)量塊1的質(zhì)量調(diào)節(jié)，即完成頻率的調(diào)節(jié)。

2、經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，主結(jié)構(gòu)可能與阻尼器的頻率有所偏差。啟動(dòng)所述工控機(jī)的頻率調(diào)節(jié)模塊，工控機(jī)接受并處理所述加速度傳感器i8和加速度傳感器ii9信號(hào)后，可一次性精確計(jì)算所需調(diào)節(jié)的質(zhì)量，并控制所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7一次性完成所述可變質(zhì)量塊1的質(zhì)量調(diào)節(jié)，即完成頻率的調(diào)節(jié)。

3、所述工控機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸模塊實(shí)時(shí)開啟，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將加速度傳感器i8和加速度傳感器ii9的信號(hào)實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸至遠(yuǎn)程客戶端。在遠(yuǎn)程客戶端中可進(jìn)一步分析處理加速度信號(hào)，并以此推斷阻尼器和主結(jié)構(gòu)的健康狀況，為進(jìn)一步的加固養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)；

這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說(shuō)明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對(duì)這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其它變形和改變。