本發(fā)明是一種用于管道結(jié)構(gòu)的被動隔減振裝置，尤其是一種多維隔減振裝置。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，國家對能源的運輸提出更高的要求，管道運輸作為一種極其經(jīng)濟有效的運輸方式具有特殊意義。但是，由于水錘和外界激勵等因素的影響，管道結(jié)構(gòu)容易發(fā)生振動，輕則影響管道運輸效率，提高運輸成本；重則造成生產(chǎn)安全事故，影響人民的生命財產(chǎn)安全。如何有效控制管道結(jié)構(gòu)振動，減小其動力響應(yīng)，是一個重要的研究領(lǐng)域。當(dāng)前普遍存在的結(jié)構(gòu)振動控制方式主要分為主動、半主動、被動和混合控制，而被動控制技術(shù)由于具有簡單、經(jīng)濟、可靠等優(yōu)良特性得到廣泛應(yīng)用。

目前對管道減振的研究大部分是通過減少管道的水錘作用或者改變對管道的約束，除了應(yīng)用具有局限性外，剛性約束容易對管道造成損傷及疲勞破壞。另外當(dāng)前廣泛應(yīng)用的橡膠支座隔振只能水平方向隔振，不能進(jìn)行多方向隔振，同時橡膠支座不能耗能減振，并且普通的橡膠支座抗拉性能較弱，在裝置發(fā)生大變形時容易拉壞。為提高管道結(jié)構(gòu)的隔振或減振效果，本發(fā)明采用U形彈簧，具有取材方便、加工簡單的優(yōu)點，小振時其在彈性狀態(tài)下工作，為結(jié)構(gòu)提供足夠的剛度，當(dāng)發(fā)生較大位移時，部分鋼板進(jìn)入塑性狀態(tài)消耗振動能量，并限制結(jié)構(gòu)的水平位移。此外，為提高減振效果，采取高耗散的粘彈性材料和粘滯材料，其性能優(yōu)良、成本低廉，具有良好的耗能特性和經(jīng)濟性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種管道結(jié)構(gòu)多維粘彈性隔減振裝置，該裝置不僅具有優(yōu)越的耗能能力，能在多個方向進(jìn)行隔振和減振，還能夠防止管道位移過大時粘彈性隔振支座拉壞。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種管道結(jié)構(gòu)多維粘彈性隔減振裝置，由粘彈性隔振支座、粘彈性隔振支座上鋼板、粘彈性隔振支座下鋼板、附加鋼板、U形彈簧、減振器、螺栓、預(yù)壓彈簧組成，在附加鋼板與螺栓上的螺帽之間設(shè)有預(yù)壓彈簧，附加鋼板和粘彈性隔振支座上鋼板由螺栓和預(yù)壓彈簧固定，在附加鋼板與粘彈性隔振支座下鋼板之間連接有多個U形彈簧和減振器。

其中，粘彈性隔振支座中的粘彈性層較厚，為2-10mm，豎向剛度小，提高隔振效率的同時能增加其耗能特性；另外，粘彈性隔振支座裝置不僅限于粘彈性支座，也可是鉛芯粘彈性隔振支座或橡膠支座或鉛芯橡膠支座。

其中，減振器對稱布置于粘彈性隔振支座兩邊，減振器可以為粘彈性阻尼器或者粘滯阻尼器或金屬阻尼器，上下端分別與附加鋼板和粘彈性隔振支座下鋼板通過焊接或螺栓相連接，可以通過調(diào)節(jié)減振器個數(shù)、大小及形狀改變裝置多方向的隔減振效果。

其中，粘彈性隔振支座的另外兩邊對稱布置多個U形彈簧，U形彈簧上下端分別與附加鋼板和粘彈性隔振支座下鋼板通過焊接或螺栓相連接，可以通過調(diào)節(jié)U形彈簧個數(shù)、大小、厚度及形狀改變裝置多方向的隔減振效果。

其中，粘彈性隔振支座在受壓時，預(yù)壓彈簧不起作用，受拉時當(dāng)拉力大于彈簧的預(yù)壓力，附加鋼板與支座上鋼板脫離，有效地防止粘彈性隔振支座拉壞。

其中，粘彈性隔振支座中粘彈性材料和鋼板通過高溫高壓硫化方式牢固粘結(jié)。

有益效果：本發(fā)明隔減振裝置將粘彈性隔振支座、減振器和U形彈簧的優(yōu)點很好的結(jié)合起來，使裝置不僅能水平隔振，而且能豎向隔振，同時水平向和豎向具有良好的耗能減振作用。此外，由于U形彈簧和預(yù)壓彈簧的限位作用，可以防止隔減振裝置拉壞或者發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的變形。

附圖說明

圖1為本發(fā)明管道結(jié)構(gòu)多維粘彈性隔減振裝置的剖面示意圖；

圖2為本發(fā)明管道結(jié)構(gòu)多維粘彈性隔減振裝置的平面示意圖。

圖3為本發(fā)明管道結(jié)構(gòu)多維粘彈性隔減振裝置的三維組裝示意圖。

圖中有：螺栓1，粘彈性隔振支座2，通孔3，上鋼板4，預(yù)壓彈簧5，附加鋼板6，減振器7，下鋼板8，U形彈簧9。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1～3所示，本發(fā)明的管道結(jié)構(gòu)多維隔減振裝置，核心部分為粘彈性隔振支座2，該粘彈性隔振支座2和粘彈性隔振支座上鋼板4和下鋼板8硫化在一起，粘彈性隔振支座2外側(cè)分別對稱連接多個減振器7和U形彈簧9，粘彈性隔振支座上鋼板4和附加鋼板6由螺栓1連接在一起，并且為了防止受拉時被拉壞，還設(shè)置了預(yù)壓彈簧5。

其中，粘彈性隔振支座2由高耗散粘彈性材料和薄鋼板硫化而成，采取較厚的粘彈性層材料，一般取值為2-10mm。為防止硫化工藝對粘彈性材料造成損傷，在橡膠支座2中間留通孔3。粘彈性隔振支座2兩邊對稱布置多個減振器7，減振器7上下端分別與附加鋼板6和粘彈性隔振支座下鋼板8通過焊接或螺栓相連接，可以通過調(diào)節(jié)減振器7個數(shù)、大小及形狀改變裝置多方向的隔減振效果。粘彈性隔振支座2的另外兩邊對稱布置多個U形彈簧9，U形彈簧9上下端分別與附加鋼板6和粘彈性隔振支座下鋼板8通過焊接或螺栓1相連接，可以通過調(diào)節(jié)U形彈簧9的數(shù)量、大小及形狀改變裝置多方向的隔減振效果。預(yù)壓彈簧5和螺栓1連接粘彈性隔振支座上鋼板4和附加鋼板6，根據(jù)實際情況施加一定的預(yù)壓力，粘彈性隔振支座2在受壓時，預(yù)壓彈簧5不起作用，受拉時當(dāng)拉力大于彈簧的預(yù)壓力，附加鋼板與支座上鋼板脫離，有效地防止了粘彈性隔振支座2拉壞。

本發(fā)明管道結(jié)構(gòu)多維隔減振裝置安裝于管道結(jié)構(gòu)底部，較厚的粘彈性層厚度使裝置無論在豎向和水平向的外界激勵下，都具有良好的隔振效果，并且較厚的高耗散粘彈性材料也會增加其耗能能力。

本裝置的減振器可以同時在水平方向和豎直方向進(jìn)行變形耗散外界能量，如采用粘彈性阻尼器，則減振器可以同時在水平豎向剪切變形耗散能量，如采用粘滯阻尼器，則可以通過粘滯材料的高耗散特性豎向耗散能量，如采用金屬阻尼器，則可以通過擠壓或拉壓變形多維耗散能量。同時，通過改變減振器個數(shù)以及其它特性來協(xié)調(diào)裝置的水平豎向剛度，可以應(yīng)對實際工程進(jìn)行組合(為耗能考慮，一般較厚為宜)。

本裝置的U形彈簧除了水平豎向方向振動下都可以耗散外部能量、減少結(jié)構(gòu)振動外，還可以起到良好的限位作用，并且形狀、個數(shù)和厚度的改變可以調(diào)節(jié)水平豎向剛度和隔振能力。

本發(fā)明裝置利用粘彈性隔振支座的剪切和拉壓變形、減振器的變形和U形彈簧的塑性變形耗散振動能量。裝置拉壓變形時，主要通過減振器的剪切、粘滯或拉壓變形，粘彈性隔振支座的拉壓變形和U形彈簧的變形耗散能量。其中，小振時通過減振器的變形與粘彈性隔振支座的拉壓變形兩種方式進(jìn)行耗能；大振時則通過減振器的變形、粘彈性隔振支座的拉壓變形和U形彈簧的塑性變形作用三種方式耗能。同時，為保護粘彈性隔振支座，當(dāng)振動受拉位移過大時，粘彈性隔振支座與附加鋼板豎向分離，防止粘彈性隔振支座拉壞。并且，由于粘彈性隔振支座的高耗散特性、減振器的耗能特性和U形彈簧的塑性耗能特征，本裝置具有良好的耗能作用。裝置水平變形時，主要通過粘彈性隔振支座、減振器和U形彈簧的變形耗散能量。其中，小振時通過粘彈性隔振支座和兩側(cè)的減振器在水平方向的變形，能夠很好的耗散水平方向振動能量；大振時通過粘彈性隔振支座和兩側(cè)的減振器的變形耗散振動能量，同時U形彈簧通過塑性變形耗散大量能量。

本裝置將粘彈性隔振支座、減振器和U形彈簧的優(yōu)點結(jié)合起來，不但充分利用了粘彈性隔振支座豎向剛度較大、可以提供足夠的承載力的優(yōu)點，而且將U形彈簧和預(yù)壓彈簧與其結(jié)合在了一起。裝置不僅能水平隔振，而且能豎向隔振，耗散外界能量的同時對粘彈性隔振支座進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo。此外，通過選擇不同的減振器，使裝置具有不同的力學(xué)特性。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。