新型装配式竖向电涡流TMD试验研究

发布时间：2020-02-08 02:07

【摘要】：针对城市大跨度钢结构人行天桥的减振需求,研制了一种结构紧凑、装配简单的新型装配式竖向永磁式电涡流TMD样机,综合TMD样机阻尼参数测试与电涡流阻尼磁场有限元分析结果提出了电涡流阻尼的初步设计方法与磁路优化布置。结果表明:新型TMD具有优良的阻尼特性、耐久性,且易于装配,工程应用可行性强。研究得到了用于竖向TMD的电涡流阻尼磁路优选构造:导体铜板两侧的矩形永磁铁宜采用同侧极性相同、不同侧极性相反的布置方式;永磁铁宜以水平单排布置为主,间距控制在永磁铁边长的一半以内;永磁铁必须安装2排或多排时,上下2排间距不宜小于永磁铁边长。
【图文】：

磁性导体切割永磁铁磁力线时，穿过导体的磁通量就会发生连续的变化，，根据法拉第电磁感应定律，导体内部就会形成类似漩涡的电流(简称:电涡流)，导致振动能量被导体的电阻热效应逐渐消耗，这就是电涡流阻尼的产生机理［14］。根据电涡流阻尼原理，应用于实际减振工程的既有永磁式电涡流阻尼TMD［10，12，15－16］均是将N、S极交错布置的永磁铁固定在调谐质量块外侧，随质量块同步运动，将非磁性导体铜板独立安装固定在永磁铁外侧，为增强导体板的磁感应强度往往还在导体铜板外侧附加导磁钢板，如图1所示。该类TMD采用的电涡流阻尼装置附加质量偏大，横向尺寸过宽，且永磁铁外漏既影响美观，增加了磁场泄露，也不利于永磁铁的耐久性防护。图1现有竖向TMD电涡流阻尼构造形式Fig．1Availableconfigurationsofeddy-currentdampinginaverticalTMD本文拟研制的新型竖向永磁式电涡流阻尼TMD，将永磁铁安装在TMD运动质量块(钢板)内部，永磁铁N/S极交错，形成近似稳定的均匀磁场，导体铜板在稳定磁场中心区域沿竖向相对运动，导体铜板无需设置附加钢板，如图2所示。该TMD电涡流阻尼装置整体结构紧凑、简洁，磁路明确，永磁铁组嵌入在TMD质量块内部易于防护，同时有效提高了TMD运动质量与总质量的比值。新型TMD与传统TMD相关性能比较见表1。图2竖向TMD新型电涡流阻尼构造形式Fig．2Proposedconfigurationsofeddy-currentdampinginaverticalTMD表1新型与传统电涡流TMD性能对比Tab．1PerformancecomparisonsbetweennewTMDsandtraditionaleddy-currentTMDs性能参数传统TMD新型TMD电涡流阻尼效率一般(导体板后无钢板)、良好(导体板后有钢板)较好耐久性一般好装配性一般好横向尺寸偏大适中有效振动质?

銮康继灏宓拇鸥?应强度往往还在导体铜板外侧附加导磁钢板，如图1所示。该类TMD采用的电涡流阻尼装置附加质量偏大，横向尺寸过宽，且永磁铁外漏既影响美观，增加了磁场泄露，也不利于永磁铁的耐久性防护。图1现有竖向TMD电涡流阻尼构造形式Fig．1Availableconfigurationsofeddy-currentdampinginaverticalTMD本文拟研制的新型竖向永磁式电涡流阻尼TMD，将永磁铁安装在TMD运动质量块(钢板)内部，永磁铁N/S极交错，形成近似稳定的均匀磁场，导体铜板在稳定磁场中心区域沿竖向相对运动，导体铜板无需设置附加钢板，如图2所示。该TMD电涡流阻尼装置整体结构紧凑、简洁，磁路明确，永磁铁组嵌入在TMD质量块内部易于防护，同时有效提高了TMD运动质量与总质量的比值。新型TMD与传统TMD相关性能比较见表1。图2竖向TMD新型电涡流阻尼构造形式Fig．2Proposedconfigurationsofeddy-currentdampinginaverticalTMD表1新型与传统电涡流TMD性能对比Tab．1PerformancecomparisonsbetweennewTMDsandtraditionaleddy-currentTMDs性能参数传统TMD新型TMD电涡流阻尼效率一般(导体板后无钢板)、良好(导体板后有钢板)较好耐久性一般好装配性一般好横向尺寸偏大适中有效振动质量比偏小适中2装配式竖向电涡流TMD样机设计与制作2．1TMD样机参数笔者曾参与调研了绵阳市部分简支钢箱梁人行天桥的振动情况，在行人激励下这些人行天桥的振动响应均以一阶竖向弯曲振动为主［17］，表2列出了行人舒适度不满足要求的典型人行天桥动力参数。从表2可以看出，主跨40m左右的简支钢箱梁人行天桥总质量约100t，主跨超过40m后第1阶竖向自振频率低于3Hz，相应的模态质量不超过结构总质量的50%。采用TMD进行减振设计时，若TMD质量比取1%，则

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