电涡流阻尼调谐质量阻尼器柳州东方工程橡胶制品有限公司
一、调谐质量阻尼器的优点及运用现状
调谐质量阻尼器主要是由质量块、弹簧系统和阻尼系统组成，简称TMD。是一种特别适合减低高耸结构水平振动的吸能减振装置。研究结果表明，当TMD的自振频率被调制到结构第一振型频率附近时，对结构的第一振型反应有较好的控制效果，但对高阶振型反应的抑制较差。如果结构--TMD系统前二阶模态阻尼比等于结构阻尼比和TMD阻尼比的平均值时，TMD能够有效地减小结构的地震反应。TMD已在高层建筑，大型桥梁，电视塔，烟囱等很多结构上成功应用。
TMD的具体应用，在全世界范围已经有很多工程实例。美国70年代在波士顿的John Hancock Building（1971年）和纽约的Citicorp Center（1978年）上装设了两个TMD装置。据报道，两栋建筑物在风载下的加速度反应可衰减40%。日本从80年代至今，对被动TMD开展了多方面的开发应用研究。1980年在Chiba Port Tower（125米）上设置了支承式TMD装置，这是日本第一座设置TMD的塔，该塔经历了1987年12月17日的近海地震（8级）的考验。另外采用TMD减振装置的还有英国的Kessock斜拉桥，法国诺曼底大桥的悬臂施工阶段等。
TMD装置在我国也有很多应用，如九江长江大桥的吊杆，杨浦大桥，北京太平桥大街道两座人行天桥，黄山太平湖大桥的主塔，虎门大桥辅航道桥悬臂施工阶段等。在高层建筑中，上海东方明珠和南京等电视塔上均安装了TMD减振装置。
二、电涡流阻尼调谐质量阻尼器
目前已有TMD产品存在的主要问题是阻尼构件与弹性元件易损耗、后期调节难、需要较多的维护等。为此，柳州东方工程橡胶制品有限公司和湖南大学联合研制了一种抗疲劳、长寿命、无需维护的减振器—电涡流阻尼调谐质量阻尼器。
1、电涡流阻尼调谐质量阻尼器的基本结构：
电涡流阻尼调谐质量阻尼器主要是采用悬臂梁作为整个阻尼器的刚性连接元件，圆柱拉伸弹簧作为阻尼器的弹性元件，并通过摩擦较小的直线轴承导向，采用电涡流作为阻尼元件。电涡流阻尼调谐质量阻尼器简称电涡流TMD。
与传统的TMD结构相比，电涡流TMD使用电涡流阻尼取代了传统的摩擦阻尼，切割磁力线的导体与磁体分离，弹性原件通过摩擦较小的直线轴承导向。在整个电涡流TMD工作过程中，通过调节质量块的有限行程调整电涡流TMD的阻尼系数；导体与产生磁场的构件没有任何接触的，从而大大地减小了整个结构的损耗。
2、电涡流阻尼技术：
当非磁性导体处于时变的磁场中或者在磁场中切割磁力线运动时，穿过导体的磁通量就会发生连续变化，根据法拉第电磁感应定律，导体内就会产生相应的感生电动势，从而形成类似漩涡的电流，即所谓的电涡流。根据楞次定律，电涡流同时会产生一个与原磁场方向相反的新磁场。对于导体在磁场中切割磁力线运动的情况，还会形成阻碍二者相对运动的阻尼力，如此循环的结构最终导致振动能量通过导体的电阻热效应被消耗掉，这就是所谓的电涡流阻尼。
电涡流阻尼原理示意图
3、电涡流TMD的工作原理：
当结构振动时，带动电涡流TMD往复运动，固定在质量块的磁体会一起运动，从而在固定的导体上产生抑制质量块相对运动的电涡流阻尼，通过电涡流阻尼，将振动能量通过导体的电阻热效应消耗掉。
电涡流TMD
4、电涡流TMD的突出特点：
（1）具有理想的线性粘滞阻尼特性；
（2）阻尼系数简单连续可调；
（3）材料均为耐久性高的金属；
（4）无附加刚度；
（5）无工作流体，不会出现漏液问题；
（6）无接触无磨耗，不存在摩擦阻尼；
（7）在磁场中工作无需电源；
（8）结构简单，容易制造，成本较低。
三、电涡流TMD的应用范围
电涡流TMD可应用于以下工程结构的减振控制：
1、人行桥、40米以上大跨度钢箱梁桥、柔性桥梁、拱桥吊杆等桥梁结构；
2、高层建筑、电视塔及烟筒等高耸结构；
3、超高压输电塔或大跨越输电塔；
4、其他工程结构等。
四、电涡流TMD的在输电塔上的减振试验
国家电网中国电科院特高压线路杆塔试验基地—现场减振试验
1、断线冲击试验
自功频谱与频率关系曲线图
2、环境振动试验
随机减量法得到的输电塔一阶纵弯模态自由衰减振动信号3、随机风振响应试验
现场试验结论
（1）以塔顶位移为基准的一阶弯曲模态的等效质量仅为输电塔总质量的11%，因此输电塔减振用电涡流TMD的质量很小，具备可行性。
（2）研制的电涡流TMD具有安装简单、机构固有阻尼小、耐久性高的重要优点，基本满足免于维护的减振要求。
（3）环境振动与断线冲击作用下的输电塔一阶纵弯模态的阻尼比增加值仍可达0.03~0.04，实现了附加阻尼比为0.04左右的预期减振目标；随机风振响应的时程、均方根值对比分析进一步验证了电涡流TMD的减振效果。
五：电涡流TMD的产品选型
我公司设计了一系列的电涡流TMD产品，其主要型号如下：
ECD100、ECD250、ECD500、ECD1000、ECD1500、ECD2000、ECD2500、ECD3000共8个系列（有效质量以Kg为单位），其位移根据质量块的行程选取。
也可以根据实际工程要求设计TMD的有效质量等参数。
