一种曲柄连杆式惯容器的力学性能与隔震性能研究

作     者：台玉吉 黄智文 严爱国 华旭刚 陈政清 TAI Yu-ji;HUANG Zhi-wen;YAN Ai-guo;HUA Xu-gang;CHEN Zheng-qing

作者机构：湖南大学风工程试验研究中心长沙410082 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 

出 版 物：《工程力学》 (Engineering Mechanics)

年 卷 期：2024年第41卷第8期

页      面：36-46页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：中国交通建设股份有限公司科技项目(YSZX-01-2020-01-B) 国家自然科学基金项目(52025082) 湖南省研究生科研创新项目(CX20210413) 

主　　题：曲柄连杆 惯容器 优化设计 力学性能试验 桥梁抗震 

摘      要：基于惯容器(inerter)的耗能装置近年来受到结构减隔振(震)领域学者的极大关注。该文研究了一种新型惯容器——曲柄连杆式惯容器(CTI)。CTI由曲柄、连杆、齿轮箱和飞轮组成,具有表观质量可调和位移兼容性强等优点。提出了CTI装置与隔震支座在桥梁抗震中的联合布置形式。推导得到了CTI的表观质量解析表达式,及其线性近似条件。对CTI样机开展了不同表观质量及不同工作姿态下的力学性能试验。以一座典型的三跨变截面连续梁桥为例,采用数值方法研究了CTI在桥梁抗震中的参数设计方法并验证了其可靠性。研究结果表明:CTI可简化为线性惯容器的条件为最大变形应小于曲柄长度的0.312倍,连杆长度应大于曲柄长度的1.803倍。力学性能试验得到的表观质量与理论结果基本一致,通过改变曲柄长度可实现表观质量的精确调节,在线性工作范围内连杆工作姿态对表观质量影响不大。将CTI与隔震支座组合使用可在保证不发生落梁的情况下适度放大主墩顶处隔震支座的变形,提高其耗能效果,从而降低桥梁下部结构的地震响应。