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专利号: 2022105634900
申请人: 北京工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-09-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有复合隔振底座和悬臂调谐梁的减振输电塔体系,其特征在于:包含输电塔主体(1)、塔脚支座(2)、混凝土基座(3)、悬臂调谐梁(4)和复合隔振底座(5);

悬臂调谐梁(4)由球形集中质量块(8)和L型悬臂梁(7)组成;L型悬臂梁长边(14)通过焊接与球形集中质量块(8)结合成为一个整体,之后将L型悬臂梁(7)与输电塔横梁(9)连接;L型悬臂梁短边(12)与输电塔横梁上表面(11)紧贴,通过螺栓(10)将其连接形成固接形式;L型悬臂梁长边(14)与输电塔横梁侧表面(13)之间通过螺栓(10)连接并形成固结,形成悬臂调谐梁(4),随输电塔主体结构的振动而进行调谐减震控制;

复合隔振底座(5)由上金属板(16)、上金属橡胶层(17)、中间质量(18)、下金属橡胶层(19)、外围金属橡胶层(20)、外围金属层(21)组成;复合隔振底座(5)为圆柱形,内部所有部件的中心均在同一竖向圆心轴线上;在复合隔振底座(5)内部,中间质量(18)与外围金属层(21)之间夹持着下金属橡胶层(19);中间质量(18)与上金属板(16)夹持着上金属橡胶层(17);由上金属橡胶层(17)和下金属橡胶层(19)夹持中间质量(18)的多层叠加式复合隔振形式;在上金属板(16)、上金属橡胶层(17)、中间质量(18)和下金属橡胶层(19)外层设有外围金属橡胶层(20)和外围金属层(21),外围金属橡胶层(20)位于外围金属层(21)内部;

复合隔振底座(5)中的中间质量(18)是一种两头小中间大的“腰鼓状”圆柱体,将中间质量(18)分为三段,比例为1:1 1.2:1;上金属板(16)和外围金属层(21)下部均为圆环状,~上金属板(16)圆环的内外半径之比为1:2 2.5, 外围金属层(21)下部内外半径之比为1:

~

2.5 3;中间质量(18)两头较小的圆柱体分别置于上金属板(16)和外围金属层(21)圆环内~

部,中间质量(18)端部圆柱体高度为上金属板(16)高度的1.2 1.5倍,上金属板(16)和外围~

金属层(21)圆环内半径为中间质量(18)端部圆柱体半径的1.1 1.4倍;上金属板(16)和外~

围金属层(21)与中间质量(18)留有的间隙用于放置金属橡胶层,间隙宽度为圆环内半径的

0.1 0.2倍;为使上金属板(16)、上金属橡胶层(17)、中间质量(18)和下金属橡胶层(19)能~够置于外围金属层(21)内部并保留一定空间,外围金属层(21)上部内半径应为上金属板(16)、上金属橡胶层(17)、中间质量(18)和下金属橡胶层(19)最大处半径的1.05 1.15倍。

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2.根据权利要求1所述的一种具有复合隔振底座和悬臂调谐梁的减振输电塔体系,其特征在于:当风荷载较小时或在小震及中震作用下,悬臂调谐梁(4)将发挥调谐减振的作用,悬臂调谐梁(4)将随输电塔主体(1)产生共同振动,使调谐装置相对运动产生的惯性力反作用到主体结构上,从而减小主体结构的动力响应;在强风荷载或大震作用下,输电塔结构发生较大水平位移并带动复合隔振底座(5)产生水平及竖向运动;外围金属橡胶层(20)承受水平方向的激励作用,充分发挥耗能和支撑作用,震后可自动复位;上金属橡胶层(17)和下金属橡胶层(19)承受竖直方向的激励作用,输电塔底座被提升或下降,上、下水平金属橡胶层通过挤压来消耗振动能量;在悬臂调谐梁(4)与复合隔振底座(5)的相互配合下降低输电塔主体结构的动力响应并提高结构整体的抗振性能和安全性;为保证复合隔振底座(5)具有抗倾覆能力,外围金属层(21)上部进行缩口处理,缩口半径小于上金属板(16)的外半径,从而使上金属板(16)、上金属橡胶层(17)、中间质量(18)和下金属橡胶层(19)包裹在外围金属层(21)内部,外围金属层(21)缩口处与上金属板(16)之间设有金属橡胶层,保证消耗振动能量后自动复位。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有复合隔振底座和悬臂调谐梁的减振输电塔体系,其特征在于:悬臂调谐梁(4)的质量占输电塔总质量的5% 10%,布置于输电塔的中高部位,~在同一水平高度上应平行对称布置一组悬臂调谐梁(4),且在两个水平方向上均应布置悬臂调谐梁(4)。

4.根据权利要求1或2所述的一种具有复合隔振底座和悬臂调谐梁的减振输电塔体系,其特征在于:为保证复合隔振底座(5)所用材料为钢材或钢合金,且屈服强度不低于

345MPa;橡胶层采用金属橡胶与橡胶结合形成的金属橡胶/橡胶复合材料,其弹性模量不低于8MPa。

5.根据权利要求1所述的一种具有复合隔振底座和悬臂调谐梁的减振输电塔体系,其特征在于:上金属板(16)上表面通过电钻留有4个上连接孔(23),连接孔沿上金属板(16)上表面均匀布置,其主要用于施工阶段时通过上螺栓(15)与塔脚支座(2)固定从而与输电塔形成一个整体;当输电塔发生水平或竖向运动时,带动上金属板(16)产生相应位移;外围金属层(21)下部突出部分通过电钻留有八个下连接孔(24),连接孔沿外围金属层(21)下部突出部分均匀布置并贯穿,外围金属层(21)与混凝土基座(3)通过下螺栓(22)固定在一起;上金属板(16)设有多个连接孔,复合隔振底座(5)通过上螺栓(15)与塔脚支座(2)连接在一起。

6.根据权利要求1所述的一种具有复合隔振底座和悬臂调谐梁的减振输电塔体系,其特征在于:采用圆柱状金属橡胶/橡胶复合材料;金属橡胶在压弯状态下的弹性模量不低于

8MPa,剪切模量不低于4 MPa,泊松比为0.46 0.49;橡胶采用丁腈橡胶,要求其弹性模量不~

低于6MPa,剪切模量不低于2MPa,泊松比为0.45 0.47。

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7.根据权利要求1所述的一种具有复合隔振底座和悬臂调谐梁的减振输电塔体系,其特征在于:悬臂调谐梁(4)和复合隔振底座(5)上所用的连接螺栓强度均比输电塔本身的螺栓强度高一个等级,采用高强度螺栓,或者采用焊接进行二次加固。