横缝切向Maxwell耗能装置拱坝

摘要

本实用新型公开了一种横缝切向Maxwell耗能装置拱坝，包括坝体和Maxwell耗能装置。坝体包括多个坝段，相邻坝段之间具有横缝和安装孔洞；Maxwell耗能装置设置在安装孔洞中且分别与相邻坝段固定，Maxwell耗能装置用于控制相邻坝段之间的上下错动滑移程度。本实用新型利用Maxwell耗能装置有效控制相邻坝段之间上下错动滑移程度，提高坝体的抗震性能，同时安装维护方便。

说明书

技术领域

本实用新型涉及水工结构的振动控制技术领域，尤其是涉及一种横缝切向Maxwell耗能装置拱坝。

背景技术

考虑到混凝土拱坝在施工时可能产生的由混凝土温度应力、地基不均匀沉降变形等不利因素，在建筑施工设计须设置贯通基础到坝顶且垂直于坝轴线方向的构造缝，从而满足地基不均匀变形、混凝土浇筑和温度控制的要求。在强震作用下，混凝土拱坝中的横缝会发生张开、闭合和沿缝界面的相对错动等现象，从而很大程度影响坝体应力大小和分布。

之前的研究对于拱坝横缝的应对措施主要有设置构造措施等，其施工复杂，效果欠佳。也有使用粘滞耗能装置等方法，其减震消能的方式是被动的，难以改变。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种横缝切向Maxwell耗能装置拱坝，抗震效果好，安装维护方便。

根据本实用新型实施例的横缝切向Maxwell耗能装置拱坝，包括：

坝体，所述坝体包括多个坝段，相邻所述坝段之间具有横缝和安装孔洞；

Maxwell耗能装置，所述Maxwell耗能装置设置在所述安装孔洞中且分别与相邻所述坝段固定，所述Maxwell耗能装置用于控制相邻所述坝段之间的上下错动滑移程度。

根据本实用新型实施例的横缝切向Maxwell耗能装置拱坝，具有如下的优点：第一、通过将Maxwell耗能装置设置在横缝处的安装孔洞中，在地震发生时，Maxwell耗能装置中的磁流变液体在磁场中流动产生阻尼力以及弹簧产生的回复力共同耗散振动能量，Maxwell耗能装置利用磁流变液体在磁场下的物理特性，通过电流控制耗能装置的阻尼随相邻坝段之间上下错动滑移程度而改变，有效控制相邻坝段之间上下错动滑移程度，提高坝体的抗震性能。第二、坝体的横缝的位置处设置安装孔洞，便于进行Maxwell耗能装置的安装及维护工作。第三、相较于传统粘滞耗能装置，采用Maxwell耗能装置能实时改变耗能装置阻尼，实现最优化的半主动控制，提高坝体安全性能。

在一些实施例中，所述安装孔洞包括形成在相邻所述坝段之间彼此相对的立面上的预留洞。

在一些实施例中，所述Maxwell耗能装置包括外壳、移动板、活塞杆、线圈和弹簧；所述外壳内填充有磁流变液体，所述外壳的一端具有开口，所述移动板可上下往复移动地密封在所述开口处，所述活塞杆穿过所述移动板，所述活塞杆与所述移动板固定，所述活塞杆的一端与所述线圈固定，所述线圈位于所述外壳内，所述弹簧竖向设置在所述外壳内，所述弹簧的两端分别对应地连接在所述外壳和所述线圈上；所述活塞杆的另一端和所述外壳分别对应地固定在相邻所述坝段上。

在一些实施例中，所述线圈在水平投影面上居中地位于所述外壳内，且所述线圈的外周与所述壳体之间具有间距。

在一些实施例中，所述弹簧分布在所述线圈的上侧和/或下侧处。

在一些实施例中，所述弹簧为一根，所述弹簧位于所述线圈的上侧或下侧。

在一些实施例中，所述弹簧的中心轴线与所述线圈的中心轴线重合或邻近。

在一些实施例中，所述活塞杆的另一端固定有安装座，所述安装座与相邻所述坝段中的一个所述坝段固定。

在一些实施例中，还包括滑轨，所述滑轨在上下方向上延伸且固定在所述外壳的内壁上，所述移动板与所述滑轨滑动配合。

在一些实施例中，所述移动板设置在所述壳体的一端内侧或一端外侧。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型的横缝切向Maxwell耗能装置拱坝的坝体剖面图。

图2为本实用新型的横缝切向Maxwell耗能装置拱坝的俯视图。

图3为本实用新型的Maxwell耗能装置的剖面图。

图4为本实用新型的Maxwell耗能装置的正视图。

图5为本实用新型的Maxwell耗能装置的立体图。

附图标记：

横缝切向Maxwell耗能装置拱坝1000

坝体1坝段101横缝102安装孔洞103预留洞1031

Maxwell耗能装置2外壳201移动板202活塞杆203线圈204

弹簧205安装座206滑轨207

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合图1至图5来描述本实用新型实施例的横缝切向Maxwell耗能装置拱坝1000。

如图1至图5所示，根据本实用新型实施例的横缝切向Maxwell耗能装置拱坝1000，包括坝体1和Maxwell耗能装置2。其中，坝体1包括多个坝段101，相邻坝段101之间具有横缝102和安装孔洞103；Maxwell耗能装置2设置在安装孔洞103中且分别与相邻坝段101固定，Maxwell耗能装置2用于控制相邻坝段101之间上下错动滑移程度。

具体地，坝体1包括多个坝段101，多个坝段101沿左右方向依次相邻布置，左右相邻的坝段101之间具有横缝102和安装孔洞103；该横缝102为贯通基础到坝体1顶部且垂直于坝轴线方向的构造缝，用于满足地基不均匀变形、混凝土浇筑和温度控制的要求；该安装孔洞103位于横缝102处，Maxwell耗能装置2可以方便地设置在安装孔洞103中；该安装孔洞103可以由左右相邻坝段101之间彼此相对的立面上的预留洞1031构成。Maxwell耗能装置2分别与左右相邻坝段101固定，即Maxwell耗能装置2的活塞杆203可以与左右相邻两个坝段101中的一个坝段101固定(可参见图2中的横缝102左侧的坝段101)，Maxwell耗能装置2的外壳201可以与左右相邻两个坝段101中的另一个坝段101固定(可参见图2中的横缝102右侧的坝段101)。这样，当本实用新型实施例的横缝切向Maxwell耗能装置拱坝1000受到地震作用时，随着左右相邻的坝段101之间沿横缝102上下错动滑移(也即横缝102沿缝界面上下错动滑移)时，Maxwell耗能装置2的活塞杆203与外壳201之间相对地上下移动，从而使得Maxwell耗能装置2中的磁流变液体在磁场中流动产生阻尼力以及弹簧205产生的回复力共同耗散振动能量，能够有效地抑制相邻坝段101之间上下错动滑移程度，达到良好减震效果。

根据本实用新型实施例的横缝切向Maxwell耗能装置拱坝1000，具有如下的优点：第一、通过将Maxwell耗能装置2设置在横缝102处的安装孔洞103中，在地震发生时，Maxwell耗能装置2中的磁流变液体在磁场中流动产生阻尼力以及弹簧205产生的回复力共同耗散振动能量，Maxwell耗能装置利用磁流变液体在磁场下的物理特性，通过电流控制耗能装置的阻尼随相邻坝段101之间上下错动滑移程度而改变，有效控制相邻坝段101之间上下错动滑移程度，提高坝体的抗震性能。第二、坝体1的横缝102的位置处设置安装孔洞103，便于进行Maxwell耗能装置2的安装及维护工作。第三、相较于传统粘滞耗能装置，采用Maxwell耗能装置2能实时改变耗能装置阻尼，实现最优化的半主动控制，提高坝体1安全性能。

在一些实施例中，如图2所示，安装孔洞103包括形成在相邻坝段101之间彼此相对的立面上的预留洞1031，也就是说，相邻坝段101之间彼此相对的立面上分别设有预留洞1031。这样，Maxwell耗能装置2的安装和维护方便，同时，有利于Maxwell耗能装置2可以控制相邻坝段101沿横缝102界面上下错动滑移。

在一些实施例中，如图2和图3所示，Maxwell耗能装置2包括外壳201、移动板202、活塞杆203、线圈204和弹簧205；外壳201内填充有磁流变液体，外壳201的一端具有开口，移动板202可上下往复移动地密封在开口处，移动板202的密封性强，可以防止磁流变液体外泄。活塞杆203穿过移动板202，活塞杆203与移动板202固定，活塞杆203可以带动移动板202同步运动，活塞杆203的一端与线圈204固定，线圈204位于外壳201内，弹簧205竖向设置在外壳201内，弹簧205的两端分别对应地连接在外壳201和线圈204上；活塞杆203的另一端和外壳201分别对应地固定在相邻坝段101上。

在发生地震时，相邻坝段101在地震中开始发生上下错动滑移，由于活塞杆203的另一端和外壳201分别对应地固定在相邻坝段101上，活塞杆203及线圈204与外壳201之间开始发生上下相对移动，一方面，磁流变液体在线圈204产生的磁场中流动能够产生阻尼力，可以耗能；由于线圈204的电流可以实时调节，磁流变液体的粘性可以实时改变，进而阻尼力也可以实时改变；另一方面，线圈204与外壳201之间也同步地发生上下相对移动，导致弹簧205被压缩或拉长，弹簧205产生回复力，可以减振。也就是说，Maxwell耗能装置2的活塞杆203及线圈204与外壳201之间开始发生上下相对移动，使得磁流变液体在磁场中流动产生阻尼力以及弹簧205产生的回复力共同耗散振动能量，随着左右相邻的坝段101之间沿横缝102上下错动滑移位置增加，可实时调节线圈204电流，改变磁流变液体的粘滞性，进而调节阻尼，促使Maxwell耗能装置2减震消能效果提升，可以很大程度减轻地震对坝体1的冲击。

在一些实施例中，线圈204在水平投影面上居中地位于外壳201内，且线圈204的外周与壳体之间具有间距。这样，线圈204在外壳201内布置合理，磁流变液体可以通过该间距在上下方向上流动。

在一些实施例中，弹簧205分布在线圈204的上侧和/或下侧处。也就是是说，弹簧205可以全部分布在线圈204的上侧，也可以全部分布在线圈204的下侧，还可以在线圈204的上侧和下侧，可以根据具体需要进行布置。

可选的，弹簧205为一根，弹簧205位于线圈204的上侧或下侧，这样，横缝切向Maxwell耗能装置拱坝1000的结构更为简单。

在一些实施例中，弹簧205的中心轴线与线圈204的中心轴线重合或邻近。这样，结构设计合理且简单。

在一些实施例中，活塞杆203的另一端固定有安装座206，安装座206与相邻坝段101中的一个坝段101固定。由此，通过安装座206将活塞杆203的另一端固定在坝段101上，安装方便。

在一些实施例中，还包括平直光滑的滑轨207，滑轨207在上下方向上延伸(即横缝切向)且固定在外壳201的内壁上，移动板202与滑轨207滑动配合。通过设置滑轨207，有利于移动平稳顺畅地移动。在一些实施例中，移动板202设置在壳体的一端内侧(如图2所示)或一端外侧(图中未示出)。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。