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抗震技术丨电涡流阻尼减振技术

地震灾害的人员伤亡主要是由建筑物倒塌和破坏造成的,同时交通、通讯和其他生命线工程设施等被破坏引起的火灾、爆炸、瘟疫、有毒物质泄漏、放射性污染等次生灾害也会造成大量人员伤亡和财产损失。因此必须采取技术措施保证工程有足够抗震能力,本期给大家介绍一种先进的减隔震技术——电涡流阻尼减振技术。相比传统的油阻尼器通过固液摩擦耗能的方式,这种技术有全金属、耗能元件无接触摩擦、阻尼器启动摩擦力低等优势。下面为大家详细介绍技术原理,以及我省在该技术上的研究和应用情况。

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#电涡流阻尼原理#

当导体板(铜板或铝板)在两块永磁体之间的空气间隙中沿垂直于磁感应强度方向运动时,导体板中产生电涡流。涡流场与磁场相互作用,产生的洛伦兹力将阻碍导体板和磁场之间的相对运动(楞次定理),同时电涡流因导体板中的电阻作用而转化为热能耗散掉,产生阻尼效应。当导体板或永磁体与振动结构连接时,导体板上不断地有电涡流产生,同时结构的动能不断地转化为导体板中的热能,使结构振动逐渐衰减。



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#性能优势#

(1)耐久性好:电涡流阻尼器为全金属结构,没有漏油和老化问题,使用寿命可达50年。

(2)启动灵敏度高:电涡流阻尼器导体板与磁钢为非接触式结构,产生阻尼的部分为零摩擦结构,启动摩擦力小。

(3)维护成本低:产生阻尼的部分因采用非接触式结构,所以不存在磨损,维护保养工作量小。

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#电涡流阻尼器类别#

电涡流轴向阻尼器:


由滚珠丝杠、电涡流耗能阻尼单元及十字铰连接件组成,适用于大跨度桥梁结构、大型建筑架构,如桥梁大吨位塔梁阻尼器、建筑结构分布式阻尼器和大型建筑减隔震体系阻尼器。

电涡流调谐质量阻尼器:


由质量单元、弹簧单元及板式电涡流阻尼单元组成,适用于桥梁、大型场馆和大跨楼盖板结构的人致振动、风致振动的控制。



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#应用实例#

某高速洞庭湖大桥



大桥主桥为双塔双跨钢桁架不对称悬索桥结构,跨径布置为1480+453.6m,主梁采用桁板结合梁。为控制大桥在地震和车辆荷载作用下的振动响应,在桥塔(锚碇)与主梁连接处安装了8套阻尼力150吨级的电涡流轴向阻尼器。

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#我省电涡流阻尼技术研究现状#

我省湖南大学陈政清院士团队首次将永磁式电涡流阻尼器应用于土木工程抗震减振领域,拥有50余项国内外专利,形成了具有独立知识产权体系的磁阻尼新技术系列减振产品。目前,湖南大学已将该项科研成果转化至湖南省潇振工程科技有限公司,相关产品成功应用于北京大兴国际机场、上海中心大厦、张家界大峡谷玻璃桥以及摩洛哥努奥三期吸热塔等70多个国内外重点工程,项目相关技术获得“两个国际领先水平”,也是目前全球唯一掌握磁阻尼全套技术的高科技企业。

2021年湖南省地震局与湖南大学签订合作框架协议,成立创新合作工作组,重点开展在减隔震领域理论研究、技术创新和应用等方面合作。我们牢记习近平总书记对湖南提出的“三高四新”战略,强化责任感和紧迫感,增强抢抓机遇的意识和能力,坚持求真务实,为工程提供更优的减隔震服务,为湖南高质量发展贡献力量。

(供稿单位:湖南省震灾风险防治中心 湖南大学土木工程学院)

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